COVID को लागि Pfizer को mRNA भ्याक्सिनले रिबोन्यूक्लिक एसिड (RNA) लाई उपचारात्मक लक्ष्यको रूपमा प्रयोग गर्ने जोशलाई पुन: जगाएको छ।यद्यपि, साना अणुहरूसँग आरएनएलाई लक्षित गर्नु अत्यन्त चुनौतीपूर्ण छ।

आरएनएमा चारवटा बिल्डिंग ब्लकहरू मात्र छन्: एडिनिन (ए), साइटोसिन (सी), गुआनिन (जी), र युरासिल (यू) जसले डीएनएमा पाइने थाइमिन (टी) लाई प्रतिस्थापन गर्दछ।यसले औषधि चयनलाई लगभग दुर्गम अवरोध बनाउँछ।यसको विपरित, त्यहाँ 22 प्राकृतिक एमिनो एसिडहरू छन् जसले प्रोटिनहरू बनाउँछ, जसले प्रायजसो प्रोटीन-लक्ष्यीकरण औषधिहरूको तुलनात्मक रूपमा राम्रो चयनशीलता किन हुन्छ भनेर बताउँछ।

RNA को संरचना र कार्य

प्रोटीन जस्तै, RNA अणुहरूको माध्यमिक र तृतीयक संरचनाहरू छन्, जस्तै तल चित्रमा देखाइएको छ।यद्यपि तिनीहरू एकल-चेन म्याक्रोमोलिक्युलहरू हुन्, तिनीहरूको माध्यमिक संरचनाले आकार लिन्छ जब आधार जोडीले बल्जहरू, लूपहरू र हेलिसहरू निम्त्याउँछ।त्यसपछि, त्रि-आयामी तहले RNA को तृतीयक संरचनामा पुर्‍याउँछ, जुन यसको स्थिरता र कार्यको लागि आवश्यक छ।

चित्र 1. RNA को संरचना

त्यहाँ तीन प्रकारका आरएनए छन्:

• मेसेन्जर RNA (mRNA)DNA बाट आनुवंशिक जानकारी ट्रान्सक्राइब गर्दछ र राइबोसोममा आधार अनुक्रमको रूपमा स्थानान्तरण गरिन्छ;l
• रिबोसोमल आरएनए (आरआरएनए)राइबोसोम भनिने प्रोटिन-संश्लेषण गर्ने अर्गनेलहरूको भाग हो, जुन साइटोप्लाज्ममा निर्यात गरिन्छ र mRNA मा जानकारीलाई प्रोटीनमा अनुवाद गर्न मद्दत गर्दछ;
• स्थानान्तरण आरएनए (tRNA)एमआरएनए र एमिनो एसिड चेन बीचको लिङ्क हो जसले प्रोटीन बनाउँछ।

आरएनएलाई चिकित्सीय लक्ष्यको रूपमा लक्षित गर्नु धेरै आकर्षक छ।यो फेला परेको छ कि हाम्रो जीनोमको 1.5% मात्र अन्ततः प्रोटीनमा अनुवाद गरिएको छ, जबकि 70%-90% आरएनएमा ट्रान्सक्राइब गरिएको छ।आरएनए अणुहरू सबै जीवित जीवहरूको लागि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण छन्।फ्रान्सिस क्रिकको "केन्द्रीय सिद्धान्त" अनुसार, आरएनएको सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण भूमिका डीएनएबाट आनुवंशिक जानकारीलाई प्रोटिनमा अनुवाद गर्नु हो।यसबाहेक, आरएनए अणुहरूको पनि अन्य कार्यहरू छन्, जसमा:

• प्रोटिन संश्लेषणमा एडाप्टर अणुहरूको रूपमा काम गर्दै;l
• DNA र ribosome बीच एक सन्देशवाहक रूपमा सेवा गर्दै;l
• तिनीहरू सबै जीवित कोशिकाहरूमा आनुवंशिक जानकारीको वाहक हुन्;l
• सही एमिनो एसिडको राइबोसोमल चयनलाई बढावा दिँदै, जुन नयाँ प्रोटीनहरू संश्लेषण गर्न आवश्यक छ।vivo मा.

एन्टिबायोटिक्स

सन् १९४० को दशकको सुरुमै पत्ता लागे पनि धेरै एन्टिबायोटिकको कार्य गर्ने संयन्त्र सन् १९८० को दशकको अन्त्यसम्म स्पष्ट हुन सकेको थिएन।यो पत्ता लागेको छ कि एन्टिबायोटिक्सको ठूलो अनुपात ब्याक्टेरिया राइबोसोमलाई बाँध्दै उपयुक्त प्रोटिन बनाउनबाट रोक्नको लागि कार्य गर्दछ, जसले गर्दा ब्याक्टेरियालाई मार्छ।

उदाहरणका लागि, एमिनोग्लाइकोसाइड एन्टिबायोटिकहरू 16S rRNA को A-साइटमा बाँध्छन्, जुन 30S राइबोजोम सब्युनिटको भाग हो, र त्यसपछि ब्याक्टेरियाको वृद्धिमा हस्तक्षेप गर्न प्रोटीन संश्लेषणमा हस्तक्षेप गर्दछ, अन्ततः कोशिकाको मृत्यु निम्त्याउँछ।A-साइटले एमिनोएसाइल साइटलाई जनाउँछ, जसलाई tRNA स्वीकारकर्ता साइट पनि भनिन्छ।एमिनोग्लाइकोसाइड ड्रग्स बीच विस्तृत अन्तरक्रिया, जस्तैपारोमोमाइसिन, र को A-साइटई कोलाईRNA तल देखाइएको छ।

चित्र २. पारोमोमाइसिन र ए-साइट बीचको अन्तरक्रियाई कोलाईआरएनए

दुर्भाग्यवश, एमिनोग्लाइकोसाइड ड्रग्स सहित धेरै ए-साइट इन्हिबिटरहरूमा नेफ्रोटोक्सिसिटी, खुराक-निर्भर, र विशिष्ट अपरिवर्तनीय ओटोटोक्सिसिटी जस्ता सुरक्षा समस्याहरू छन्।यी विषाक्तताहरू आरएनए साना अणुहरू पहिचान गर्नका लागि एमिनोग्लाइकोसाइड औषधिहरूमा चयनशीलताको कमीको परिणाम हो।

तलको चित्रमा देखाइए अनुसार: (a) ब्याक्टेरियाको संरचना, (b) मानव कोषिका झिल्ली र (c) मानव माइटोकोन्ड्रियल ए-साइट धेरै समान छन्, जसले A-साइट अवरोधहरूलाई ती सबैसँग बाँध्छ।

चित्र 3. गैर-चयनित A-साइट अवरोधक बाध्यकारी

टेट्रासाइक्लिन एन्टिबायोटिक्सले आरआरएनएको ए-साइटलाई पनि रोक्छ।तिनीहरूले Mg सँग जटिल 30S सबयुनिटमा उल्टो रूपमा एक हेलिकल क्षेत्र (H34) मा बाँधिएर ब्याक्टेरिया प्रोटीन संश्लेषणलाई छनौट रूपमा रोक्छन्।²⁺.

अर्कोतर्फ, म्याक्रोलाइड एन्टिबायोटिक्सले ब्याक्टेरियल राइबोजोम टनेलको निकास साइट (ई-साइट) नजिकै ब्याक्टेरिया पेप्टाइड्स (NPET) को लागि बाँध्छ र आंशिक रूपमा यसलाई रोक्छ, जसले ब्याक्टेरिया प्रोटीन संश्लेषणलाई रोक्छ।अन्तमा, oxazolidinone एन्टिबायोटिक्स जस्तैlinezolid(Zyvox) ब्याक्टेरिया 50S ribosomal subunit मा गहिरो फाटमा बाँध्छ, जुन 23S rRNA न्यूक्लियोटाइडले घेरिएको हुन्छ।

एन्टिसेन्स ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स (ASO)

एन्टिसेन्स ड्रगहरू रासायनिक-परिमार्जित न्यूक्लिक एसिड पोलिमरहरू हुन् जसले आरएनएलाई लक्षित गर्दछ।तिनीहरू लक्ष्य mRNA मा बाँध्न वाट्सन-क्रिक आधार जोडीमा भर पर्छन्, परिणामस्वरूप जीन साइलेन्सिङ, स्टेरिक नाकाबन्दी, वा स्प्लिसिङ परिवर्तन।ASOs ले सेल न्यूक्लियसमा पूर्व-आरएनए र साइटोप्लाज्ममा परिपक्व mRNA सँग अन्तरक्रिया गर्न सक्छ।तिनीहरूले exons, introns, र untranslated क्षेत्रहरू (UTRs) लक्षित गर्न सक्छन्।आज सम्म, एक दर्जन भन्दा बढी ASO औषधिहरू FDA द्वारा अनुमोदन गरिएको छ।

चित्र ४. एन्टिसेन्स टेक्नोलोजी

आरएनएलाई लक्षित गर्ने साना अणु औषधिहरू

2015 मा, नोभार्टिसले रिपोर्ट गर्यो कि उनीहरूले Branaplam भनिने SMN2 स्प्लिसिङ नियामक पत्ता लगाएका थिए, जसले U1-pre-mRNA को सम्बद्धता बढाउँछ र SMA चूहोंलाई बचाउँछ।

अर्कोतर्फ, PTC/Roche's Risdiplam (Evrysdi) FDA ले २०२० मा SMA को उपचारको लागि अनुमोदन गरेको थियो।Branaplam जस्तै, Risdiplam ले पनि कार्यात्मक SMN प्रोटिनहरू उत्पादन गर्न सान्दर्भिक SMN2 जीनको विभाजनलाई विनियमित गरेर काम गर्दछ।

आरएनए घटाउनेहरू

RBM RNA-बाइंडिंग मोटिफ प्रोटीनको लागि खडा हुन्छ।अनिवार्य रूपमा, इन्डोल सल्फोनामाइड एक आणविक चिपकने वाला हो।यसले RBM39 लाई CRL4-DCAF15 E3 ubiquitin ligase मा छनौट रूपमा भर्ती गर्दछ, RBM39 polyubiquitination र प्रोटीन गिरावटलाई बढावा दिन्छ।आनुवंशिक कमी वा RBM39 को सल्फोनामाइड-मध्यस्थता गिरावटले महत्त्वपूर्ण जीनोम-वाइड स्प्लिसिङ असामान्यताहरू उत्पन्न गर्छ, अन्ततः कोशिकाको मृत्युको नेतृत्व गर्दछ।

RNA-PROTAC हरू आरएनए-बाइन्डिङ प्रोटीन (RBPs) लाई घटाउन विकसित गरिन्छ।PROTAC ले E3 ligase ligand लाई RNA ligand मा जडान गर्न लिङ्कर प्रयोग गर्दछ, जुन RNA र RBPs सँग जोडिन्छ।RBP ले विशिष्ट ओलिगोन्यूक्लियोटाइड अनुक्रमहरूमा बाँध्न सक्ने संरचनात्मक डोमेनहरू समावेश गरेको हुनाले, RNA-PROTAC ले रुचिको प्रोटीन (POI) को लागि लिगान्डको रूपमा ओलिगोन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम प्रयोग गर्दछ।अन्तिम परिणाम RBPs को गिरावट हो।

हालै, स्क्रिप्स इन्स्टिच्युट अफ ओशनोग्राफीका प्रोफेसर म्याथ्यू डिज्नीले आरएनए आविष्कार गरे।ribonuclease-लक्ष्यीकरण काइमेरास (RiboTACs)।RiboTAC एक heterofunctional अणु हो जसले RNase L ligand र RNA ligand लाई लिङ्करसँग जोड्दछ।यसले विशेष आरएनए लक्ष्यहरूमा अन्तर्जात RNase L भर्ती गर्न सक्छ, र त्यसपछि सफलतापूर्वक सेलुलर न्यूक्लिक एसिड ब्रेकडाउन मेकानिजम (RNase L) को प्रयोग गरेर आरएनएलाई हटाउन सक्छ।

शोधकर्ताहरूले साना अणुहरू र आरएनए लक्ष्यहरू बीचको अन्तरक्रियाको बारेमा थप जान्न थालेपछि, यो विधि प्रयोग गर्ने थप औषधिहरू भविष्यमा देखा पर्नेछ।