Аптамеры к белкам и методы их получения: резюме
Разработанные в последние годы методы эволюции олигонуклеотидов in vitro позволяют проводить направленный отбор аптамеров, обладающих самыми различными характеристиками. Некоторые из разновидностей метода SELEX перечислены в Табл. 8.1 . Разнообразные эксперименты по отбору аптамеров наглядно демонстрируют, что нуклеиновые кислоты способны к специфическому узнаванию самых разных молекул. Уникальные свойства аптамеров, прежде всего их высокая аффинность и специфичность, а также относительно небольшие размеры делают их весьма перспективными лигандами для исследования структуры и функций самых различных белков, как взаимодействующих, так и не взаимодействующих с нуклеиновыми кислотами in vivo. В частности, аптамеры могут представлять большой интерес для исследования механизмов транскрипции, структуры и механизмов работы РНК-полимеразы (РНКП).
Несмотря на то, что аптамеры являются синтетическими последовательностями, полученными in vitro, способность однонитевых молекул нуклеиновых кислот к специфическому узнаванию других молекул- мишеней, по-видимому, имеет огромное значение и в живых системах. Давно известно, что многие клеточные процессы регулируются белками, специфически взаимодействующими с определенными последовательностями РНК. В качестве двух примеров можно назвать регуляцию сплайсинга белками сплайсосомы , которые специфически взаимодействуют с различными энхансерами сплайсинга в последовательностях экзонов ( Liu et al., 1998 ), а также регуляцию трансляции бактерий за счет связывания белков- регуляторов с трансляционными операторами в 5'-концевой области мРНК ( Nomura et al., 1984 ). Последовательности, специфически узнаваемые такими белками, можно рассматривать в качестве природных аптамеров. Вероятно, в процессе эволюции может происходить направленный отбор последовательностей, взаимодействующих с самыми разными молекулами в клетке. Ярким подтверждением данной гипотезы является обнаружение в 5'-концевых областях многих бактериальных РНК последовательностей, которые способны специфически взаимодействовать с различными клеточными метаболитами (аминокислотами, коферментами) ( Lai, 2003 ; Mandal et al., 2003 ; Nudler and Mironov, 2004 ). В зависимости от присутствия или отсутствия метаболитов-регуляторов данные последовательности образуют разную вторичную структуру, что позволяет регулировать транскрипцию либо трансляцию данного гена. Данные последовательности получили название рибопереключателей (riboswitches) .
Экспериментальные данные показывают, что подобные специфические взаимодействия различных белков и метаболитов клетки с нуклеиновыми кислотами распространены в природе гораздо шире, чем считалось ранее. Перспективным подходом к выявлению подобных взаимодействий являются методы геномного SELEX , которые позволяют производить поиск природных аптамеров в геномных последовательностях ( Gold et al., 2002a ; Gold et al., 1997a ; Gold et al., 1997b ; Huttenhofer and Vogel, 2006 ).
