Pfizer-ის mRNA ვაქცინამ COVID-ის საწინააღმდეგოდ გააღვიძა ვნება რიბონუკლეინის მჟავას (რნმ) თერაპიულ სამიზნედ გამოყენებაზე.თუმცა, რნმ-ის დამიზნება მცირე მოლეკულებით უკიდურესად რთულია.

რნმ-ს აქვს მხოლოდ ოთხი სამშენებლო ბლოკი: ადენინი (A), ციტოზინი (C), გუანინი (G) და ურაცილი (U), რომელიც ცვლის დნმ-ში ნაპოვნი თიმინს (T).ეს წამლების სელექციურობას თითქმის დაუძლეველ დაბრკოლებად აქცევს.ამის საპირისპიროდ, არსებობს 22 ბუნებრივი ამინომჟავა, რომლებიც ქმნიან პროტეინებს, რაც განმარტავს, თუ რატომ აქვს ცილოვან სამიზნე წამლებს შედარებით კარგი სელექციურობა.

რნმ-ის სტრუქტურა და ფუნქცია

ცილების მსგავსად, რნმ-ის მოლეკულებს აქვთ მეორადი და მესამეული სტრუქტურები, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.მიუხედავად იმისა, რომ ისინი ერთჯაჭვიანი მაკრომოლეკულები არიან, მათი მეორადი სტრუქტურა ყალიბდება მაშინ, როდესაც ბაზის დაწყვილება იწვევს გამობურცვებს, მარყუჟებს და ხვეულებს.შემდეგ, სამგანზომილებიანი დასაკეცი იწვევს რნმ-ის მესამეულ სტრუქტურას, რაც აუცილებელია მისი სტაბილურობისა და ფუნქციონირებისთვის.

სურათი 1. რნმ-ის სტრუქტურა

არსებობს რნმ-ის სამი ტიპი:

• მესინჯერი რნმ (mRNA)ახდენს გენეტიკურ ინფორმაციის ტრანსკრიფციას დნმ-დან და ბაზის თანმიმდევრობის სახით გადადის რიბოსომაზე;ლ
• რიბოსომული რნმ (rRNA)არის პროტეინის სინთეზირებული ორგანელების ნაწილი, რომელსაც ეწოდება რიბოსომები, რომლებიც ექსპორტირებულია ციტოპლაზმაში და ხელს უწყობს mRNA-ში ინფორმაციის ცილებად გადაქცევას;
• გადაცემის რნმ (tRNA)არის ბმული mRNA და ამინომჟავის ჯაჭვს შორის, რომელიც ქმნის ცილას.

რნმ-ის, როგორც თერაპიული სამიზნის დამიზნება ძალიან მიმზიდველია.აღმოჩნდა, რომ ჩვენი გენომის მხოლოდ 1,5% საბოლოოდ ითარგმნება ცილაში, ხოლო 70%-90% ტრანსკრიბირებულია რნმ-ში.რნმ-ის მოლეკულები ყველაზე მნიშვნელოვანია ყველა ცოცხალი ორგანიზმისთვის.ფრენსის კრიკის „ცენტრალური დოგმის“ მიხედვით, რნმ-ის ყველაზე მნიშვნელოვანი როლი არის გენეტიკური ინფორმაციის დნმ-დან ცილებად გადაყვანა.გარდა ამისა, რნმ-ის მოლეკულებს ასევე აქვთ სხვა ფუნქციები, მათ შორის:

• მოქმედებს როგორც ადაპტერული მოლეკულები ცილების სინთეზში;ლ
• ემსახურება როგორც მესინჯერი დნმ-სა და რიბოსომას შორის;ლ
• ისინი გენეტიკური ინფორმაციის მატარებლები არიან ყველა ცოცხალ უჯრედში;ლ
• სწორი ამინომჟავების რიბოსომური შერჩევის ხელშეწყობა, რაც აუცილებელია ახალი ცილების სინთეზისთვისin vivo.

ანტიბიოტიკები

მიუხედავად იმისა, რომ აღმოჩენილი იქნა ჯერ კიდევ 1940-იან წლებში, მრავალი ანტიბიოტიკის მოქმედების მექანიზმი არ იყო ახსნილი 1980-იანი წლების ბოლოს.აღმოჩნდა, რომ ანტიბიოტიკების დიდი ნაწილი მოქმედებს ბაქტერიულ რიბოსომებთან შეკავშირებით, რათა თავიდან აიცილონ შესაბამისი ცილები, რითაც კლავს ბაქტერიებს.

მაგალითად, ამინოგლიკოზიდური ანტიბიოტიკები აკავშირებს 16S rRNA-ს A-ადგილს, რომელიც არის 30S რიბოსომის ქვედანაყოფის ნაწილი და შემდეგ აფერხებს ცილის სინთეზს, რათა ხელი შეუშალოს ბაქტერიების ზრდას, რაც საბოლოოდ იწვევს უჯრედის სიკვდილს.A-ადგილი ეხება ამინოაცილის ადგილს, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც tRNA მიმღების ადგილი.დეტალური ურთიერთქმედება ამინოგლიკოზიდურ პრეპარატებს შორის, როგორიცააპარომომიცინიდა ა-საიტიE. coliრნმ ნაჩვენებია ქვემოთ.

სურათი 2. ურთიერთქმედება პარომომიცინსა და A-ს შორისE. coliრნმ

სამწუხაროდ, A-ადგილის ბევრ ინჰიბიტორს, მათ შორის ამინოგლიკოზიდურ პრეპარატებს, აქვთ უსაფრთხოების საკითხები, როგორიცაა ნეფროტოქსიკურობა, დოზადამოკიდებული და სპეციფიკური შეუქცევადი ოტოტოქსიურობა.ეს ტოქსიკურობა არის ამინოგლიკოზიდური პრეპარატების სელექციურობის ნაკლებობის შედეგი რნმ-ის მცირე მოლეკულების ამოცნობისთვის.

როგორც ქვემოთ მოცემულია ფიგურაში: (ა) ბაქტერიების სტრუქტურა, (ბ) ადამიანის უჯრედის მემბრანა და (გ) ადამიანის მიტოქონდრიული A-ადგილი ძალიან ჰგავს, რაც აკავშირებს A-ადგილის ინჰიბიტორებს ყველა მათგანს.

სურათი 3. არასელექტიური A-ადგილის ინჰიბიტორის შეკავშირება

ტეტრაციკლინის ანტიბიოტიკები ასევე თრგუნავენ rRNA-ს A-ადგილს.ისინი შერჩევით თრგუნავენ ბაქტერიული ცილის სინთეზს შექცევადად შებოჭვით სპირალურ რეგიონთან (H34) 30S ქვედანაყოფზე, რომელიც კომპლექსებულია Mg-ით.²⁺.

მეორეს მხრივ, მაკროლიდური ანტიბიოტიკები აკავშირებს ბაქტერიული რიბოსომის გვირაბის გასასვლელ ადგილს (E-ადგილი) ახალშობილ პეპტიდებისთვის (NPET) და ნაწილობრივ ბლოკავს მას, რითაც აფერხებს ბაქტერიული ცილის სინთეზს.და ბოლოს, ოქსაზოლიდინონის ანტიბიოტიკები, როგორიცაალინეზოლიდი(Zyvox) აკავშირებს ღრმა ნაპრალს ბაქტერიული 50S რიბოსომური ქვედანაყოფში, რომელიც გარშემორტყმულია 23S rRNA ნუკლეოტიდებით.

ანტიმგრძნობიარე ოლიგონუკლეოტიდები (ASO)

ანტისენსიური პრეპარატები არის ქიმიურად მოდიფიცირებული ნუკლეინის მჟავის პოლიმერები, რომლებიც მიზნად ისახავს რნმ-ს.ისინი ეყრდნობიან უოტსონ-კრიკის ბაზის დაწყვილებას სამიზნე mRNA-სთან დასაკავშირებლად, რაც იწვევს გენის გაჩუმებას, სტერიკულ ბლოკადას ან შერწყმის ცვლილებას.ASO-ებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება უჯრედის ბირთვში პრე-რნმ-ებთან და ციტოპლაზმაში მომწიფებულ mRNA-ებთან.მათ შეუძლიათ მიმართონ ეგზონებს, ინტრონებს და გადაუთარგმნელ რეგიონებს (UTRs).დღემდე, ათზე მეტი ASO პრეპარატი დამტკიცებულია FDA-ს მიერ.

სურათი 4. Antisense ტექნოლოგია

მცირე მოლეკულური წამლები, რომლებიც მიზნად ისახავს რნმ-ს

2015 წელს Novartis-მა განაცხადა, რომ მათ აღმოაჩინეს SMN2 შერწყმის რეგულატორი სახელად Branaplam, რომელიც აძლიერებს U1-pre-mRNA-ს ასოციაციას და იხსნის SMA თაგვებს.

მეორეს მხრივ, PTC/Roche's Risdiplam (Evrysdi) დამტკიცებული იქნა FDA-ს მიერ 2020 წელს SMA-ს სამკურნალოდ.Branaplam-ის მსგავსად, Risdiplam ასევე მუშაობს შესაბამისი SMN2 გენების შეერთების რეგულირებით ფუნქციური SMN ცილების წარმოებისთვის.

რნმ-ის დეგრადატორები

RBM ნიშნავს რნმ-შემაკავშირებელ მოტივის პროტეინს.არსებითად, ინდოლის სულფონამიდი არის მოლეკულური წებოვანი.ის შერჩევით აერთიანებს RBM39-ს CRL4-DCAF15 E3 უბიკვიტინ ლიგაზაში, რაც ხელს უწყობს RBM39 პოლიუბიქვიტინაციას და ცილების დეგრადაციას.RBM39-ის გენეტიკური დაქვეითება ან სულფონამიდის შუამავლობით გამოწვეული დეგრადაცია იწვევს გენომის მასშტაბით შერწყმის მნიშვნელოვან ანომალიებს, რაც საბოლოოდ იწვევს უჯრედის სიკვდილს.

რნმ-პროტაკები შექმნილია რნმ-შემაკავშირებელი ცილების (RBP) დასაშლელად.PROTAC იყენებს ლინკერს E3 ლიგაზას ლიგანდის დასაკავშირებლად რნმ ლიგანდთან, რომელიც უკავშირდება რნმ-ს და RBP-ებს.ვინაიდან RBP შეიცავს სტრუქტურულ დომენებს, რომლებსაც შეუძლიათ დაკავშირება სპეციფიკურ ოლიგონუკლეოტიდურ თანმიმდევრობებთან, RNA-PROTAC იყენებს ოლიგონუკლეოტიდურ თანმიმდევრობას, როგორც ლიგანდს ინტერესის პროტეინისთვის (POI).საბოლოო შედეგი არის RBP-ების დეგრადაცია.

ახლახან, სკრიპსის ოკეანოგრაფიის ინსტიტუტის პროფესორმა მეთიუ დისნეიმ გამოიგონა რნმ.რიბონუკლეაზას სამიზნე ქიმერები (RiboTACs).RiboTAC არის ჰეტეროფუნქციური მოლეკულა, რომელიც აკავშირებს RNase L ლიგანდს და RNA ლიგანდს ლინკერთან.მას შეუძლია სპეციალურად შეიყვანოს ენდოგენური RNase L სპეციფიკური რნმ-ის სამიზნეებისთვის და შემდეგ წარმატებით აღმოფხვრას RNA უჯრედული ნუკლეინის მჟავის დაშლის მექანიზმის (RNase L) გამოყენებით.

რამდენადაც მკვლევარები უფრო მეტს შეიტყობენ მცირე მოლეკულებსა და რნმ-ს სამიზნეებს შორის ურთიერთქმედების შესახებ, მომავალში ამ მეთოდის გამოყენებით მეტი წამალი გამოჩნდება.