Учёные научились настраивать ДНК-переключатели для умных лекарств

Учёные из Санкт-Петербургского государственного университета нашли способ управлять чувствительностью ДНК-переключателей к кислотности среды

ДНК-переключатели меняют форму в зависимости от кислотности среды, а она в опухолях и здоровых тканях разная, поэтому такие молекулы пригодны для доставки лекарств. Переключатель состоит из двух участков ДНК — G-квадруплекса и i-мотива. В нейтральной и щелочной среде они сцеплены по всей длине, как застёжка-молния, а в кислой сворачиваются в объёмные структуры из четырёх цепей, похожие на бочонки. Но до сих пор не удавалось предсказуемо настроить переключатель так, чтобы он срабатывал именно при нужной кислотности.

Авторы создали два типа переключателей: в одном G-квадруплекс и i-мотив соединяла короткая нить ДНК, в другом они не были связаны. В кислой среде первый превращался в два «бочонка» с перетяжкой, второй — в два отдельных. Оказалось, что, меняя длину нити между участками, можно регулировать, при какой кислотности «молния» расстёгивается: чем нить длиннее, тем легче это происходит даже в не очень кислой среде.

Кроме того, прочность «молнии» в переключателях обоих типов можно менять, вставляя в неё неподходящие друг к другу «зубцы»: чем меньше в ней подходящих пар, тем менее кислая среда нужна, чтобы её расстегнуть. В итоге учёные научились сдвигать порог срабатывания переключателя с точностью до десятых долей единицы кислотности.

На основе этих данных авторы построили модель сворачивания и разборки таких структур: она позволит проектировать ДНК-переключатели с заранее заданными свойствами. По словам участника проекта Петра Соколова из СПбГУ, в перспективе это поможет создавать умные лекарства, которые активируются только в кислой среде опухоли, и биосенсоры с настраиваемой чувствительностью. Дальше команда собирается разработать нанолекарства, реагирующие и на другие показатели, например на уровень глюкозы или билирубина.

Ранее по теме: Учёные нашли микроорганизм с «неправильным» генетическим кодом

Источник: Российский научный фонд