U vaccinu mRNA di Pfizer per COVID hà riaccenditu a passione per l'usu di l'acidu ribonucleicu (RNA) cum'è mira terapeutica.Tuttavia, l'urganizazione di l'RNA cù molécule chjuche hè estremamente sfida.

L'RNA hà solu quattru blocchi di costruzione: adenina (A), citosina (C), guanina (G) è uracile (U) chì rimpiazza a timina (T) chì si trova in u DNA.Questu facenu a selettività di droga un ostaculu quasi insurmontable.In cuntrastu, ci sò 22 aminoacidi naturali chì i proteini di maquillaje, chì spiega perchè a maiò parte di e droghe di prutiìna anu una selettività relativamente bona.

Struttura è funzione di RNA

Cum'è i proteini, e molécule di RNA anu strutture secundarie è terziarii, cum'è mostra in a figura sottu.Ancu s'ellu sò macromolecule monocatena, a so struttura secundaria prende forma quandu l'accoppiamentu di basa provoca bulges, loops, è helices.Allora, u plegamentu tridimensionale porta à a struttura terziaria di l'RNA, chì hè essenziale per a so stabilità è a funzione.

Figura 1. Struttura di RNA

Ci sò trè tippi di RNA:

• RNA messaggeru (mRNA)trascrive l'infurmazione genetica da l'ADN è hè trasferitu cum'è una sequenza di basa nantu à u ribosoma;l
• RNA ribosomiale (rRNA)face parte di l'organuli di sintesi di prutezione chjamati ribosomi, chì sò esportati à u citoplasma è aiutanu à traduce l'infurmazioni in mRNA in proteini;
• Transfert RNA (tRNA)hè u ligame trà l'ARNm è a catena d'aminoacidi chì custituiscenu a proteina.

Targeting RNA cum'è mira terapeutica hè assai attrattiva.Hè statu trovu chì solu 1,5% di u nostru genomu hè ultimamente traduttu in proteina, mentri 70% -90% hè trascritta in RNA.Molécule di RNA sò i più impurtanti per tutti l'organi viventi.Sicondu u "dogma centrale" di Francis Crick, u rolu più criticu di l'RNA hè di traduce l'infurmazione genetica da DNA in proteine.Inoltre, e molécule di RNA anu ancu altre funzioni, cumprese:

• Agisce cum'è molécule adattatori in a sintesi di prutezione;l
• Serve cum'è un messageru trà l'ADN è u ribosoma;l
• Sò portatori di infurmazione genetica in tutte e cellule viventi;l
• A prumuzione di a selezzione ribosomiale di l'aminoacidi curretti, chì hè necessariu per sintetizà novi proteiniin vivo.

Antibiotici

Ancu s'ellu hè statu scupertu prima di l'anni 1940, u miccanisimu di l'azzione di parechji antibiotici ùn hè statu elucidatu finu à a fini di l'anni 1980.Hè trovu chì una gran parte di l'antibiotici agiscenu liendu à i ribosomi batterichi per impediscenu di fà proteine ​​​​appropritate, uccidendu cusì i batteri.

Per esempiu, l'antibiotici aminoglicosidi si liganu à u situ A di 16S rRNA, chì face parte di a subunità di ribosoma 30S, è dopu interferiscenu cù a sintesi di prutezione per interferiscenu cù a crescita bacteriana, infine chì porta à a morte cellulare.U situ A si riferisce à u situ aminoacil, cunnisciutu ancu u situ accettore tRNA.L'interazzione dettagliata trà e droghe aminoglycoside, cum'èparomomicina, è u situ A diE. coliL'RNA hè mostratu quì sottu.

Figura 2. L'interazzione trà paromomycin è A-site diE. coliRNA

Sfurtunatamente, parechji inhibitori di u situ A, cumprese i droghe aminoglicoside, anu prublemi di sicurezza cum'è nefrotossicità, dipendente da a dose è ototossicità specifica irreversibile.Queste toxicità sò u risultatu di una mancanza di selettività in droghe aminoglicoside per a ricunniscenza di molécule di RNA.

Cum'è mostra in a figura quì sottu: (a) a struttura di i batteri, (b) a membrana cellulare umana, è (c) l'A-site mitocondriale umanu sò assai simili, facendu chì l'inhibitori di u situ A liganu à tutti.

Figura 3. U ligame di l'inhibitore A-site non-selettivu

L'antibiotici di tetraciclina inibiscenu ancu u situ A di rRNA.Inibiscenu selettivamente a sintesi di proteine ​​​​batteriche liendu in modu reversibile à una regione elicoidale (H34) nantu à a subunità 30S cumplessata cù Mg.²⁺.

Per d 'altra banda, l'antibiotici macrolidi si liganu vicinu à u situ di uscita (E-site) di u tunnel ribosomi battìricu per i peptidi nascenti (NPET) è parzialmente u bluccanu, inibendu cusì a sintesi di prutezione bacteriana.Infine, antibiotici oxazolidinone cum'èlinezolid(Zyvox) si lega à una fessura profonda in a subunità ribosomiale 50S batterica, chì hè circundata da nucleotidi 23S rRNA.

Oligonucleotidi antisensu (ASO)

I droghe antisensu sò polimeri di l'acidu nucleicu mudificatu chimicamente chì miranu à l'RNA.Si basanu nantu à l'accoppiamentu di basi Watson-Crick per unisce à l'ARNm di destinazione, risultante in silenzimentu di geni, bloccu sterico, o alterazione di splicing.L'ASO ponu interagisce cù pre-RNA in u nucleu di a cellula è mRNA maturi in u citoplasma.Puderanu esoni, introni è regioni micca tradutte (UTR).A data, più di una decina di droghe ASO sò stati appruvati da a FDA.

Figura 4. Tecnulugia Antisense

Piccole molecule droghe chì miranu à l'RNA

In u 2015, Novartis hà dettu chì anu scupertu un regulatore di splicing SMN2 chjamatu Branaplam, chì aumenta l'associazione di U1-pre-mRNA è salva i topi SMA.

Per d 'altra banda, Risdiplam di PTC/Roche (Evrysdi) hè statu appruvatu da a FDA in 2020 per u trattamentu di SMA.Cum'è Branaplam, Risdiplam funziona ancu regulendu u splicing di i geni SMN2 pertinenti per pruduce proteine ​​​​SMN funziunali.

degradatori di RNA

RBM sta per RNA-binding motif protein.Essenzialmente, l'indole sulfonamide hè un adesivo moleculare.Recluta selettivamente RBM39 à u CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin ligase, prumove a poliubiquitinazione RBM39 è a degradazione di a proteina.L'esaurimentu geneticu o a degradazione mediata da sulfonamide di RBM39 induce anormalità di splicing in tuttu u genoma significativu, chì infine portanu à a morte cellulare.

RNA-PROTACs sò sviluppati per degradà e proteine ​​​​di legame RNA (RBP).PROTAC usa un linker per cunnetta u ligandu E3 ligase à u ligand RNA, chì si unisce à RNA è RBP.Siccomu RBP cuntene duminii strutturali chì ponu unisce à sequenze oligonucleotide specifiche, RNA-PROTAC usa una sequenza oligonucleotide cum'è ligand per a proteina d'interessu (POI).U risultatu finali hè a degradazione di RBPs.

Ricertamenti, u prufessore Matthew Disney di Scripps Institution of Oceanography hà inventatu l'RNAChimere di ribonucleasi (RiboTAC).RiboTAC hè una molécula eterofunzionale chì cunnetta un ligand RNase L è un ligand RNA cun un linker.Puderà specificamente reclutà RNase L endogena à target specifichi di RNA, è poi eliminà bè l'RNA utilizendu u mecanismu di degradazione di l'acidu nucleicu cellulare (RNase L).

Quandu i circadori amparanu più nantu à l'interazzione trà e molécule chjuche è i miri di RNA, più droghe chì utilizanu stu metudu emergeranu in u futuru.