Биоорганическая химия

В большей части генома бактерий закодированы те или иные белковые молекулы, однако с развитием транскриптомных технологий было обнаружено множество генов, на которых транскрибируются РНК, не транслирующиеся в белки. Такие РНК называют некодирующими (нкРНК). Исследование свойств нкРНК показывает, что данные молекулы часто выступают в качестве регуляторов в различных клеточных процессах: поддержании гомеостаза клеточной стенки, защите от патогенов, вирулентности и т.д. Особое место среди них занимают так называемые малые нкРНК длиной ~50–300 нт. В большинстве случаев они образуют дуплексы с мРНК определенных генов, что влияет на экспрессию последних, однако некоторые нкРНК способны напрямую связываться с белком-мишенью. Подобные механизмы действия малых нкРНК дают им некоторые преимущества при регулировании различных клеточных процессов по сравнению с регуляторными молекулами белковой природы. Так, например, при ответе на внешний или внутренний сигнал посредством малых нкРНК клетке потребуется потратить меньше времени и ресурсов за счет отсутствия этапа трансляции. Более того, некоторые нкРНК обладают не полной комплементарностью к своим РНК-мишеням, что делает регуляцию более гибкой, т.к. это позволяет нкРНК участвовать в ответе одновременно на различные клеточные сигналы. В представленном обзоре рассмотрены общие механизмы, по которым различные малые нкРНК позволяют бактериям адаптироваться к тем или иным стрессовым условиям, а также конкретные примеры их действия в различных прокариотических организмах.

Вирус простого герпеса (ВПГ) вызывает широкий спектр заболеваний, начиная от относительно легких первичных поражений кожи и заканчивая тяжелыми и часто смертельными эпизодами энцефалита. В настоящее время наиболее эффективными лекарствами для людей, инфицированных ВПГ, являются аналоги нуклеозидов (например, ацикловир), нацеленные на ферменты, кодируемые вирусной ДНК. Эффективность аналогов нуклеозидов снижается из-за плохой растворимости в воде, быстрого внутриклеточного катаболизма, высокой клеточной токсичности и появления устойчивых вирусных штаммов. Антисмысловая технология, в которой используются терапевтические нуклеиновые кислоты (антисмысловые олигонуклетиды, их производные и аналоги, а также siРНК), представляется перспективной альтернативой противовирусной терапии из-за высокого сродства этих агентов к нуклеиновым кислотам-мишеням, их высокой растворимости в воде и меньшей цитотоксичности. В последнее десятилетие антисмысловые олигонуклеотиды были исследованы в качестве потенциальных лекарств от различных заболеваний, связанных с “вредными” нуклеиновыми кислотами. Олигонуклеотиды с разными химическими модификациями, нацеленные на конкретные участки генома ВПГ, эффективно подавляли вирус. Агенты на основе siРНК продемонстрировали пролонгированное и эффективное (до 99%) ингибирование репликации ВПГ. На основании публикаций за последние 30 лет, рассмотренных в обзоре, можно сделать вывод о перспективности использования терапевтических нуклеиновых кислот для борьбы с герпес-вирусными инфекциями.

Чахотка, белая чума, туберкулез… Лишь относительно недавно это заболевание перестало быть абсолютно смертельным приговором для инфицированных людей, однако проблемы распространения и диагностики этого заболевания по-прежнему актуальны. В данной работе представлены результаты разработки новой тест-системы ТБ-ИЗАТЕСТ для дифференциальной диагностики вида Mycobacterium tuberculosis от нетуберкулезных микобактерий по видоспецифичному гену rv2341 с использованием метода петлевой изотермической амплификации (LAMP). Тест-система применима для количественного анализа целевой геномной ДНК и позволяет выявлять десятикратные различия в концентрации. Впервые приводятся результаты оптимизации амплификации с помощью двухстадийного протокола на основе метода ортогональных матриц Тагути. Предложена теоретическая интерпретация высоких значений эффективности амплификации, наблюдаемых в реакции LAMP. Предел детекции разработанной тест-системы составляет 40 геном-эквивалентов на реакцию, а стадия амплификации требует 15 мин. По совокупности характеристик тест-система ТБ-ИЗАТЕСТ превосходит все известные способы идентификации M. tuberculosis методом LAMP.

Разработан способ изготовления биочипов методом фотолитографии с гидрогелевыми ячейками из щеточных сополимеров на основе акриловой кислоты и акриламида, закрепленными одним концом на поверхности полимерной подложки. Гидрогелевые ячейки с реактивными карбоксильными группами использовали для ковалентной иммобилизации олигонуклеотидных зондов. Особенности ячеек из щеточных полимеров – высокая емкость ковалентной иммобилизации олигонуклеотидных зондов и быстрая кинетика гибридизации с комплементарными ДНК-мишенями. Эффективность биочипов продемонстрирована в гибридизационном анализе с ДНК-мишенями различной длины, представляющими собой участок последовательности 7-го экзона гена ABO человека.

Коронавирусная инфекция 2019 г. (COVID-19) – новая глобальная пандемия с высокими заболеваемостью и смертностью, вызванная распространением коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2). Производные N-гидроксицитидина выглядят перспективными для борьбы с COVID-19 и другими вирусными заболеваниями, в частности молнупиравир недавно был одобрен для экстренной профилактики на ранних стадиях после инфицирования SARS-CoV-2. В работе предложена схема синтеза 5-галоген-2'-азидозамещенных производных цитидина и N-гидроксицитидина. Синтезированные соединения протестированы на панели из шести РНК-содержащих вирусов, включая SARS-CoV-2, энтеровирусы, CHIKV и ВИЧ-1. Ряд соединений способен ингибировать размножение вирусов SARS-CoV-2 и CHIKV в микромолярном диапазоне без заметной цитотоксичности для клеток. Структуры лидерных соединений могут быть использованы в качестве отправной точки для дальнейшего дизайна противовирусных агентов.