LNA (Nukleinsäure)

LNA (englisch locked nucleic acid, deutsch verbrückte Nukleinsäure) ist eine Xenonukleinsäure und besteht aus modifizierten Nukleotiden. Die Ribose-Einheit der RNA-Bausteine ist in der LNA mit einer zusätzlichen Brücke zwischen dem 2'-Sauerstoff und 4'-Kohlenstoff verknüpft.
Hierdurch wird die Ribose in der 3'-endo- (Nord-)Konformation fixiert und ist strukturell unflexibler als das unmodifizierte Analogon. Dies erhöht signifikant die Hybridisierungseigenschaften (Schmelzpunkt) sowie die Affinität zur Basenstapelung.[1]

LNA Monomer.
3'-endo-Konformation der Ribose.

LNAs wurden erstmals unabhängig v​on Takeshi Imanishi et al.[2] u​nd Jesper Wengel et al.[3] synthetisiert.

Ein dänisches Biotech-Unternehmen (Exiqon A/S) h​at sich i​m Jahre 1997 d​ie Exklusivrechte a​n der LNA-Technologie gesichert.[4]

Im Gegensatz z​u LNA s​teht UNA (englisch unlocked nucleic acid, deutsch unverbrückte Nukleinsäure).[5][6]

Vorteile

Die therapeutische Verwendung von LNA-basierten Oligonukleotiden ist ein aufstrebendes Gebiet in der Biotechnologie.[7] Die modifizierten Bausteine können wie gewöhnliche Nukleoside in der Festphasensynthese eingesetzt werden.
Einige der Vorteile der LNA-Technologie:

  • Ideal für den Nachweis von kurzen RNA- und DNA-Targets
  • Erhöhen die thermische Stabilität
  • Vollständige Resistenz gegen Exo- und Endonukleasen (folglich hohe Stabilität in vivo und in-vitro-Anwendungen)[8]
  • Erhöhte Zielspezifität. Allel-spezifische PCR unter Verwendung von LNA ermöglicht das Design kürzerer Primer, ohne die Bindungsspezifität zu beeinträchtigen.[9]
  • Kompatibilität mit standardisierten Enzym-Prozessen

Einzelnachweise
  1. A. Arora, J. Wengel: Thermodynamic, Counterion, and Hydration Effects for the Incorporation of Locked Nucleic Acid Nucleotides into DNA Duplexes. in: Biochemistry. 2006, 45 (23), S. 7447–7455; doi:10.1021/bi060307w.
  2. Y. Hari, T. Imanishi: Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3'-endo sugar puckering. in: Tetrahedron Letters. 1997, 38 (50), S. 8735–8738; doi:10.1016/S0040-4039(97)10322-7.
  3. A. Alexei, J. Wengel: LNA (Locked Nucleic Acids): Synthesis of the adenine, cytosine, guanine, 5-methylcytosine, thymine and uracil bicyclonucleoside monomers, oligomerisation, and unprecedented nucleic acid recognition. in: Tetrahedron Letters. 1998, 54 (14), S. 3607–3630; doi:10.1016/S0040-4020(98)00094-5.
  4. Homepage von Exiqon
  5. Niels Langkjær, Anna Pasternak, Jesper Wengel: UNA (unlocked nucleic acid): A flexible RNA mimic that allows engineering of nucleic acid duplex stability. In: Bioorganic & Medicinal Chemistry. Band 17, Nr. 15, 2009, S. 5420–5425, doi:10.1016/j.bmc.2009.06.045.
  6. M. A. Campbell, J. Wengel: Locked vs. unlocked nucleic acids (LNA vs. UNA): contrasting structures work towards common therapeutic goals. In: Chemical Society reviews. Band 40, Nr. 12, Dezember 2011, S. 5680–5689, doi:10.1039/c1cs15048k, PMID 21556437 (Review).
  7. Petersen M, Wengel J: LNA: a versatile tool for therapeutics and genomics. In: Trends Biotechnol.. 21, Nr. 2, Februar 2003, S. 74–81. doi:10.1016/S0167-7799(02)00038-0. PMID 12573856.
  8. M. Frieden, H. F. Hansen, T. Koch: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. 2003, 22, S. 1041–1043.
  9. Bonetta L: Prime time for real-time PCR. In: Nat. Methods. 2, Nr. 4, 2005, S. 305–312. doi:10.1038/nmeth0405-305.
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