أعاد لقاح mRNA الذي تنتجه شركة Pfizer من أجل COVID إشعال الشغف باستخدام الحمض النووي الريبي (RNA) كهدف علاجي.ومع ذلك ، فإن استهداف الحمض النووي الريبي بجزيئات صغيرة يمثل تحديًا كبيرًا.

يحتوي الحمض النووي الريبي (RNA) على أربع كتل بناء فقط: الأدينين (A) ، والسيتوزين (C) ، والجوانين (G) ، واليوراسيل (U) الذي يحل محل الثايمين (T) الموجود في الحمض النووي.وهذا يجعل انتقائية الأدوية عقبة لا يمكن التغلب عليها تقريبًا.في المقابل ، هناك 22 من الأحماض الأمينية الطبيعية التي تشكل البروتينات ، وهو ما يفسر سبب تمتع معظم الأدوية التي تستهدف البروتين بانتقائية جيدة نسبيًا.

هيكل ووظيفة الحمض النووي الريبي

مثل البروتينات ، تحتوي جزيئات الحمض النووي الريبي على هياكل ثانوية وثالثية ، كما هو موضح في الشكل أدناه.على الرغم من أنها جزيئات كبيرة أحادية السلسلة ، إلا أن هيكلها الثانوي يتشكل عندما يتسبب الاقتران الأساسي في انتفاخات وحلقات وحلزونات.بعد ذلك ، يؤدي الطي ثلاثي الأبعاد إلى البنية الثلاثية للحمض النووي الريبي ، وهو أمر ضروري لاستقراره ووظيفته.

الشكل 1. هيكل الحمض النووي الريبي

هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي (RNA):

• رسول RNA (مرنا)ينسخ المعلومات الجينية من الحمض النووي ويتم نقلها كسلسلة أساسية على الريبوسوم ؛ل
• الحمض النووي الريبوزي (الرنا الريباسي)هو جزء من عضيات تخليق البروتين تسمى الريبوسومات ، والتي يتم تصديرها إلى السيتوبلازم وتساعد في ترجمة المعلومات الموجودة في الرنا المرسال إلى بروتينات ؛
• نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي)هو الرابط بين mRNA وسلسلة الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتين.

يعتبر استهداف الحمض النووي الريبي كهدف علاجي أمرًا جذابًا للغاية.لقد وجد أن 1.5٪ فقط من الجينوم الخاص بنا يُترجم في النهاية إلى بروتين ، بينما 70٪ -90٪ يتم نسخه إلى RNA.جزيئات الحمض النووي الريبي هي الأهم لجميع الكائنات الحية.وفقًا لـ "العقيدة المركزية" لفرانسيس كريك ، فإن الدور الأكثر أهمية للحمض النووي الريبي هو ترجمة المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى بروتينات.إلى جانب ذلك ، تمتلك جزيئات الحمض النووي الريبي أيضًا وظائف أخرى ، بما في ذلك:

• العمل كجزيئات محول في تخليق البروتين ؛ل
• بمثابة رسول بين الحمض النووي والريبوسوم ؛ل
• هم ناقلات المعلومات الجينية في جميع الخلايا الحية ؛ل
• تعزيز الانتقاء الريبوسومي للأحماض الأمينية الصحيحة ، وهو أمر ضروري لتركيب بروتينات جديدةفي الجسم الحي.

مضادات حيوية

على الرغم من اكتشافها في وقت مبكر من الأربعينيات ، إلا أن آلية عمل العديد من المضادات الحيوية لم يتم توضيحها حتى أواخر الثمانينيات.لقد وجد أن نسبة كبيرة من المضادات الحيوية تعمل عن طريق الارتباط بالريبوزومات البكتيرية لمنعها من صنع البروتينات المناسبة ، وبالتالي قتل البكتيريا.

على سبيل المثال ، ترتبط المضادات الحيوية للأمينوغليكوزيد بالموقع A لـ 16S rRNA ، وهو جزء من الوحدة الفرعية للريبوسوم 30S ، ثم تتداخل مع تخليق البروتين للتدخل في نمو البكتيريا ، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلايا.يشير الموقع A إلى موقع aminoacyl ، المعروف أيضًا باسم موقع متقبل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA).التفاعل المفصل بين عقاقير أمينوغليكوزيد ، مثلباروموميسين، والموقع أبكتريا قولونيةيظهر الحمض النووي الريبي أدناه.

الشكل 2. التفاعل بين الباروموميسين والموقع ألفبكتريا قولونيةRNA

لسوء الحظ ، فإن العديد من مثبطات موقع A ، بما في ذلك أدوية الأمينوغليكوزيد ، لديها مشاكل تتعلق بالسلامة مثل السمية الكلوية ، والتسمم بالأذن المعتمد على الجرعة ، والسمية الأذنية المحددة التي لا رجعة فيها.هذه السمية ناتجة عن نقص الانتقائية في أدوية أمينوغليكوزيد للتعرف على جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة.

كما هو مبين في الشكل أدناه: (أ) بنية البكتيريا ، (ب) غشاء الخلية البشرية ، و (ج) موقع الميتوكوندريا البشري متشابه جدًا ، مما يجعل مثبطات الموقع A مرتبطة بها جميعًا.

الشكل 3. ارتباط مثبط موقع A غير الانتقائي

تعمل المضادات الحيوية التيتراسيكلين أيضًا على تثبيط موقع A من الرنا الريباسي.إنها تمنع بشكل انتقائي تخليق البروتين البكتيري عن طريق الارتباط العكسي بالمنطقة الحلزونية (H34) على الوحدة الفرعية 30S المركبة بـ Mg²⁺.

من ناحية أخرى ، ترتبط المضادات الحيوية لماكرولايد بالقرب من موقع الخروج (الموقع الإلكتروني) من نفق الريبوسوم البكتيري للببتيدات الناشئة (NPET) وتمنعها جزئيًا ، وبالتالي تمنع تخليق البروتين البكتيري.أخيرًا ، مضادات حيوية أوكسازوليدينون مثللينزوليد(Zyvox) يرتبط بشق عميق في الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S البكتيرية ، والتي تحيط بها نيوكليوتيدات الرنا الريباسي 23S.

أليغنوكليوتيدات مضادات المعنى (ASO)

الأدوية المضادة للدلالة عبارة عن بوليمرات حمض نووي معدلة كيميائيًا تستهدف الحمض النووي الريبي.يعتمدون على الاقتران بقاعدة Watson-Crick للربط مع mRNA المستهدف ، مما يؤدي إلى إسكات الجينات أو الحصار الفاصل أو تغيير التضفير.يمكن أن تتفاعل ASOs مع ما قبل RNAs في نواة الخلية وتنضج mRNAs في السيتوبلازم.يمكنهم استهداف exons و introns والمناطق غير المترجمة (UTRs).حتى الآن ، تمت الموافقة على أكثر من عشرة أدوية ASO من قبل إدارة الغذاء والدواء.

الشكل 4. تقنية مضادات المعنى

الأدوية الجزيئية الصغيرة التي تستهدف الحمض النووي الريبي

في عام 2015 ، ذكرت شركة Novartis أنها اكتشفت منظمًا للربط SMN2 يسمى Branaplam ، والذي يعزز ارتباط U1-pre-mRNA وينقذ فئران SMA.

من ناحية أخرى ، تمت الموافقة على PTC / Roche's Risdiplam (Evrysdi) من قبل إدارة الغذاء والدواء في عام 2020 لعلاج ضمور العضلات الشوكي.مثل Branaplam ، يعمل Risdiplam أيضًا من خلال تنظيم تضفير جينات SMN2 ذات الصلة لإنتاج بروتينات SMN وظيفية.

محطلات الحمض النووي الريبي

يرمز RBM إلى بروتين عزر ملزم لـ RNA.في الأساس ، يعد الإندول سلفوناميد مادة لاصقة جزيئية.تقوم بشكل انتقائي بتجنيد RBM39 إلى CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin ligase ، مما يعزز تعدد البروتينات RBM39 وتدهور البروتين.يؤدي استنفاد الجينات أو تحلل RBM39 بوساطة السلفوناميد إلى حدوث تشوهات كبيرة في التضفير على مستوى الجينوم ، مما يؤدي في النهاية إلى موت الخلية.

تم تطوير RNA-PROTACs لتحطيم بروتينات ربط الحمض النووي الريبي (RBPs).يستخدم PROTAC رابطًا لتوصيل يجند E3 ligase بروابط RNA ، والتي ترتبط بـ RNA و RBPs.نظرًا لأن RBP يحتوي على مجالات هيكلية يمكن أن ترتبط بتسلسل قليل النوكليوتيد المحدد ، يستخدم RNA-PROTAC تسلسل قليل النوكليوتيد باعتباره رابطًا للبروتين محل الاهتمام (POI).النتيجة النهائية هي تدهور RBPs.

في الآونة الأخيرة ، اخترع البروفيسور ماثيو ديزني من معهد سكريبس لعلوم المحيطات الحمض النووي الريبيخيمرات تستهدف الريبونوكلياز (RiboTACs).RiboTAC عبارة عن جزيء غير متجانس يربط رابطة RNase L ورابط RNA مع رابط.يمكنه تجنيد RNase L الداخلي على وجه التحديد لأهداف RNA محددة ، ثم القضاء بنجاح على RNA باستخدام آلية تفكيك الحمض النووي الخلوي (RNase L).

بينما يتعلم الباحثون المزيد عن التفاعل بين الجزيئات الصغيرة وأهداف الحمض النووي الريبي ، ستظهر المزيد من الأدوية التي تستخدم هذه الطريقة في المستقبل.