افتح القائمة الرئيسية

تطور منظومي للربائط بواسطة الاغناء المطرد

نظرة عامة على برتوكول الاختيار الصناعي. سلاسل الأحماض النووية (الدنا، الرنا، البنا) تبدأ كحلقة عشوائية ثم يتم إغناؤها عبر عملية الاختيار.

التطور المنظومي للربائط بواسطة الاغناء المطرد[1] (بالإنجليزية: Systematic evolution of ligands by exponential enrichment) واختصارا (سيليكس|SELEX) وتسمى كذلك بالاختيار الصناعي أو التطور الصناعي، هي تقنيةُ كيمياء توافقية في علم الأحياء الجزيئي لإنتاج قليلاتِ نوكليوتيدِ دنا أو رنا منفردة السلاسل والتي ترتبط بربيطة محددة أو عدة ربائط.[2][3][4] رغم أن سيليكس يعتبر الاسم الأكثر شيوعا للإجراء، إلا أن بعض الباحثين يشيرون إله بـ (سآب-SAAB) (موقع الارتباط المختار والمضخم-selected and amplified binding site) وكذلك (كاستينغ-CASTing) (التضخيم الحلقي والاختياري للأهداف-cyclic amplification and selection of targets)[5][6] تم تعريف الإجراء أول مرة سنة 1990 وفي سنة 2015 نُشرت نسخة خاصة من مجلة التطور الجزيئي بمناسبة مرور ربع قرن على الاكتشاف.

العمليةعدل

تبدأ العلمية بصناعة مكتبة كبيرة جدا من قليلات نوكليوتيد متكونة من تسلسلات مشكَّلة عشوائيا وذات طول ثابت على أطرافها نهايتا 5' و3' دائمتين تعملان كمشرعات. لمنطقة مشكلة عشوائيا طولها ن، تكون عدد التسلسلات الممكنة في المكتبة هي 4ن (ن وضعية مع أربع احتمالات (A،T،C،G) لكل وضعية)، ثم تُعرَّض تسلسلات المكتبة لربيطةٍ مستهدفة -والتي يمكن أن تكون بروتينا أو مركبا عضويا صغيرا- وتُزال التسلسلات التي لم تقم بالارتباط، عادة بواسطة الاستشراب الانجذابي. بعدها يتم شطف السلاسل المرتبطة ومضاعفتها بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل لتحضيرها لجولات أخرى من التنقية التي تزيد فيها صرامة شروط الشطف لتحديد أشد التسلسلات ارتباطا. يوجد تقدمٌ في الطريقة الأصلية يسمح لمكتبة رنًا بالاستغناء عن وضع النهايتين المشرعتين الدائمتين، والتي يمكن أن يكون من الصعب إزالتها بعد عملية التنقية لأنهما تعملان على استقرار البنيات الثنائية التي تكون غير مستقرة حين تكون مكونة من المنطقة العشوائية وحدها.[7]

تُستخدم التقنية لتطوير أبتمرات ذات ارتباط تآلفي كبير مع مختلف الربائط المستهدفة، بما في ذلك الجزيئات الصغيرة مثل الـATP[8] والأدينوزين[9][10] والبروتينات مثل البريونات[11] وعوامل النمو البطانية الوعائية (VEGF).[12] فضلا على ذلك، تستخدم تقنية سيليكس لاختيار أبتمرات عالية الألفة للأهداف المعقدة مثل الخلايا الورمية.[13] الاستخدامات السريرية للتقنية مستوحاة من الأبتمرات التي ترتبط بالواسمات الورمية، [14] الفلوروفورات المتعلقة بالبروتينات الفلورية خضراء (GFP)،[15] والأبتمرات المرتبطة بـVEGF ذات الاسم التجاري ماكوجين التي تم اعتمادها من قبل إدارة الغذاء والدواء لعلاج التنكس البقعي.[12][16] بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم سيليكس للحصول على إنزيمات دنا عالية التخصص والتحفيز. العديد من إنزيمات الدنا الخاصة بالفلزات تم تقرير وجودها ومنها إنزيم الدنا GR-5 (المتخصص بالرصاص)،[17] إنزيم الدنا CA1-3 (المتخصص بالنحاس)،[18] إنزيم الدنا 39E (المتخصص باليوانيل[19] وإنزيم الدنا NaA43 (المتخصص بالصوديوم).[20]

هنالك أمر يجب أخذه في الحسبان وهو أن اختيار كيانات ذات ارتباط تآلفي مرتفع للغاية بتراكيز أقل من نانو مول يمكن أن لا يُحسِّن الخصوصية اتجاه الجزيء المستهدف.[21] الارتباط بغير الهدف المتعلق بجزيئات ذات صلة بالجزيء المستهدف يمكن أن يكون لها تأثيرات سريرية معتبرة. توسيع الأبجدية الجينية (يقصد بها حروف القواعد النووية الخمسة) ومنه الأبتمرات الممكنة باستخدام أزواج قواعد غير طبيعية[22][23] طُبِّق في سيليكس وتم تشكيل أبتمرات دنا عالية الألفة.[24]

الحصول على الدنا منفرد السلسلةعدل

المراجععدل

  1. ^ موقـع القاموس
  2. ^ Oliphant، AR؛ Brandl، CJ؛ Struhl، K (1989). "Defining the sequence specificity of DNA-binding proteins by selecting binding sites from random-sequence oligonucleotides: analysis of yeast GCN4 proteins". Mol. Cell. Biol. 9 (7): 2944–2949. PMC 362762 . doi:10.1128/mcb.9.7.2944. 
  3. ^ Tuerk، C؛ Gold، L (1990). "Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase". Science. 249 (4968): 505–510. Bibcode:1990Sci...249..505T. PMID 2200121. doi:10.1126/science.2200121. 
  4. ^ Ellington، AD؛ Szostak، JW (1990). "In vitro selection of RNA molecules that bind specific ligands". Nature. 346 (6287): 818–822. Bibcode:1990Natur.346..818E. PMID 1697402. doi:10.1038/346818a0. 
  5. ^ Blackwell، TK؛ Weintraub، H (1990). "Differences and similarities in DNA-binding preferences of MyoD and E2A protein complexes revealed by binding site selection". Science. 250 (4984): 1104–1110. Bibcode:1990Sci...250.1104B. doi:10.1126/science.2174572. 
  6. ^ Wright، WE؛ Binder، M؛ Funk، W (1991). "Cyclic amplification and selection of targets (CASTing) for the myogenic consensus site". Mol. Cell. Biol. 11 (8): 4104–4110. doi:10.1128/mcb.11.8.4104. 
  7. ^ Jarosch، F؛ Buchner، K؛ Klussmann، S (2006). "In vitro selection using a dual RNA library that allows primerless selection". Nucleic Acids Research. 34 (12): e86. PMC 1524915 . PMID 16855281. doi:10.1093/nar/gkl463. 
  8. ^ Dieckmann، T؛ Suzuki، E؛ Nakamura، GK؛ Feigon، J (1996). "Solution structure of an ATP-binding RNA aptamer reveals a novel fold". RNA. 2 (7): 628–40. PMC 1369402 . PMID 8756406. 
  9. ^ Huizenga، DE؛ Szostak، JW (1995). "A DNA aptamer that binds adenosine and ATP". Biochemistry. 34 (2): 656–65. PMID 7819261. doi:10.1021/bi00002a033. 
  10. ^ Burke، DH؛ Gold، L (1997). "RNA aptamers to the adenosine moiety of S-adenosyl methionine: structural inferences from variations on a theme and the reproducibility of SELEX". Nucleic Acids Research. 25 (10): 2020–4. PMC 146680 . PMID 9115371. doi:10.1093/nar/25.10.2020. 
  11. ^ Mercey، R؛ Lantier، I؛ Maurel، MC؛ Grosclaude، J؛ Lantier، F؛ Marc، D (2006). "Fast, reversible interaction of prion protein with RNA aptamers containing specific sequence patterns". Arch. Virol. 151 (11): 2197–214. PMID 16799875. doi:10.1007/s00705-006-0790-3. 
  12. أ ب Ulrich، H؛ Trujillo، CA؛ Nery، AA؛ Alves، JM؛ Majumder، P؛ Resende، RR؛ Martins، AH (2006). "DNA and RNA aptamers: from tools for basic research towards therapeutic applications". Comb. Chem. High Throughput Screen. 9 (8): 619–32. PMID 17017882. doi:10.2174/138620706778249695. 
  13. ^ Daniels، Dion A.؛ Chen، Hang؛ Hicke، Brian J.؛ Swiderek، Kristine M.؛ Gold، Larry (2003-12-23). "A tenascin-C aptamer identified by tumor cell SELEX: Systematic evolution of ligands by exponential enrichment". Proceedings of the National Academy of Sciences. 100 (26): 15416–15421. Bibcode:2003PNAS..10015416D. ISSN 0027-8424. PMC 307582 . PMID 14676325. doi:10.1073/pnas.2136683100. 
  14. ^ Ferreira، CS؛ Matthews، CS؛ Missailidis، S (2006). "DNA aptamers that bind to MUC1 tumour marker: design and characterization of MUC1-binding single-stranded DNA aptamers". Tumour Biol. 27 (6): 289–301. PMID 17033199. doi:10.1159/000096085. 
  15. ^ Paige، J. S.؛ Wu، K. Y.؛ Jaffrey، S. R. (2011). "RNA Mimics of Green Fluorescent Protein". Science. 333 (6042): 642–646. Bibcode:2011Sci...333..642P. ISSN 0036-8075. PMC 3314379 . doi:10.1126/science.1207339. 
  16. ^ Vavvas، D؛ D'Amico، DJ (2006). "Pegaptanib (Macugen): treating neovascular age-related macular degeneration and current role in clinical practice". Ophthalmol. Clin. North Am. 19 (3): 353–60. PMID 16935210. doi:10.1016/j.ohc.2006.05.008. 
  17. ^ Breaker، Ronald R.؛ Joyce، Gerald F. (December 1994). "A DNA enzyme that cleaves RNA". Chemistry & Biology. 1 (4): 223–229. PMID 9383394. doi:10.1016/1074-5521(94)90014-0. 
  18. ^ Carmi، Nir؛ Shultz، Lisa A.؛ Breaker، Ronald R. (Dec 1996). "In vitro selection of self-cleaving DNAs". Chemistry & Biology. 3 (12): 1039–1046. PMID 9000012. doi:10.1016/s1074-5521(96)90170-2. 
  19. ^ Liu، Juewen؛ Brown، Andrea K.؛ Meng، Xiangli؛ Cropek، Donald M.؛ Istok، Jonathan D.؛ Watson، David B.؛ Lu، Yi (2007-02-13). "A catalytic beacon sensor for uranium with parts-per-trillion sensitivity and millionfold selectivity". Proceedings of the National Academy of Sciences. 104 (7): 2056–2061. Bibcode:2007PNAS..104.2056L. ISSN 0027-8424. PMC 1892917 . PMID 17284609. doi:10.1073/pnas.0607875104. 
  20. ^ Torabi، Seyed-Fakhreddin؛ Wu، Peiwen؛ McGhee، Claire E.؛ Chen، Lu؛ Hwang، Kevin؛ Zheng، Nan؛ Cheng، Jianjun؛ Lu، Yi (2015-05-12). "In vitro selection of a sodium-specific DNAzyme and its application in intracellular sensing". Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (19): 5903–5908. Bibcode:2015PNAS..112.5903T. ISSN 0027-8424. PMC 4434688 . PMID 25918425. doi:10.1073/pnas.1420361112. 
  21. ^ Carothers، JM؛ Oestreich، SC؛ Szostak، JW (2006). "Aptamers selected for higher-affinity binding are not more specific for the target ligand". J. Am. Chem. Soc. 128 (24): 7929–37. PMC 4287982 . PMID 16771507. doi:10.1021/ja060952q. 
  22. ^ Kimoto، M.؛ وآخرون. (2009). "An unnatural base pair system for efficient PCR amplification and functionalization of DNA molecules". Nucleic Acids Research. 37 (2): e14. doi:10.1093/nar/gkn956. 
  23. ^ Yamashige، R.؛ وآخرون. (2012). "Highly specific unnatural base pair systems as a third base pair for PCR amplification". Nucleic Acids Research. 40 (6): 2793–2806. PMC 3315302 . PMID 22121213. doi:10.1093/nar/gkr1068. 
  24. ^ Kimoto، Michiko؛ Yamashige، Rie؛ Matsunaga، Ken-ichiro؛ Yokoyama، Shigeyuki؛ Hirao، Ichiro (Sep 2012). "Generation of high-affinity DNA aptamers using an expanded genetic alphabet". Nat. Biotechnol. 31 (5): 453–457. PMID 23563318. doi:10.1038/nbt.2556.