Аптамеры к белкам: общие сведения
В течение долгого времени нуклеиновые кислоты рассматривались в основном как линейные носители информации, в противоположность белковым молекулам, обладающим сложной трехмерной структурой. В то же время, однонитевые молекулы нуклеиновых кислот способны к формированию самых разнообразных трехмерных структур, благодаря образованию комплементарных и некомплементарных внутримолекулярных водородных связей между нуклеотидами в разных частях молекулы.
В качестве хрестоматийных примеров можно назвать молекулы тРНК и рРНК , которые играют ключевую роль в процессе белкового синтеза. Наличие сложной трехмерной структуры позволяет однонитевым молекулам РНК и ДНК специфически узнавать различные молекулярные мишени и даже осуществлять катализ. Огромное комбинаторное разнообразие нуклеиновых кислот и их способность формировать самые различные вторичные и третичные структуры делают возможным направленный поиск последовательностей нуклеиновых кислот, обладающих определенными свойствами. В этом обзоре рассматриваются методы эволюции нуклеиновых кислот in vitro, позволяющие получать молекулы РНК или оцДНК , способные к узнаванию других молекул или обладающие каталитической активностью ( Ellington and Szostak, 1990 ; Tuerk and Gold, 1990 ).
Синтетические однонитевые молекулы РНК или ДНК, способные к специфичному связыванию с другими молекулами-мишенями, были названы аптамерами (от лат. aptus - подходящий, прилаженный) ( Ellington and Szostak, 1990 ). Аптамеры получают направленным отбором in vitro из комбинаторных библиотек олигонуклеотидов. Метод отбора аптамеров получил название SELEX (от англ. systematic evolution of ligands by exponential enrichment - систематическая эволюция лигандов при экспоненциальном обогащении) ( Tuerk and Gold, 1990 ). Принцип данного метода изображен на Рис. 6.1 . В ходе эксперимента проводится несколько раундов отбора последовательностей, связывающихся с молекулой-мишенью. Каждый раунд включает три основные стадии:
- библиотека олигонуклеотидов инкубируется с молекулой-мишенью;
- комплексы олигонуклеотидов с мишенью отделяются от несвязавшихся олигонуклеотидов;
- производится амплификация связавшихся последовательностей.
В результате происходит постепенное обогащение библиотеки олигонуклеотидов последовательностями, обладающими повышенным сродством к молекуле-мишени. Проведение многочисленных экспериментов по отбору in vitro показало, что аптамеры могут быть получены практически к любым мишеням: белкам, пептидам, нуклеиновым кислотам, полисахаридам, малым органическим молекулам (аминокислотам, нуклеотидам и другим метаболитам), вирусным частицам, целым клеткам и даже тканям ( Gold et al., 1995 ).
