ES2291342T3 - Quimera de arnp. - Google Patents

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Abstract

Una quimera de ARNp que comprende: (a) una región de ARNp; y (b) una región espaciadora que comprende un ARN biológicamente activo, estando la región espaciadora enlazada covalentemente en sus extremos 5'' y 3'' con la región de ARNp; en donde la región de ARNp comprende: (i) en la dirección de 5'' a 3'', comenzando en el enlace covalente del ARNp con el extremo 3'' de la región espaciadora, un primer bucle (22); un segundo bucle (24); y una estructura de bucle y tronco inferior que comprende un pandeo (25), una primera sección de tronco (26) y un tercer bucle (27); (ii) una segunda sección de tronco (20) interpuesta entre la región espaciadora y la estructura de bucle y tronco; (iii) una tercera sección de tronco (21) interpuesta entre la estructura de bucle y tronco y el primer bucle (22); (iv) una cuarta sección de tronco (23) interpuesta entre el primer bucle (22) y el segundo bucle (24); y (v) una abertura que define los extremos 5'' y 3'' de la quimera de ARNp.

Description

Quimera de ARNp.
Antecedentes
Una ribozima es una enzima de ARN capaz de disociar a una molécula de ARN diana. Estructuralmente, ella es un ARN monocatenario caracterizado por dos "brazos" colocados en cualquiera de los lados de un pequeño bucle. La ribozima aparea bases con una región situada en el ARN diana, que es complementaria con la secuencia de nucleótidos de sus dos brazos. La región de bucle sirve como un centro catalítico activo que realiza la función de disociación en el ARN diana (Fig. 1).
El uso de ribozimas para el tratamiento y la prevención de enfermedades en plantas, seres humanos y animales tiene el potencial de revolucionar a la biotecnología. Las ribozimas de cabeza de martillo se han usado, por ejemplo, para disociar un ARN en plantas y animales transgénicas/os. Sin embargo, a pesar de numerosas publicaciones que informan acerca de los resultados de investigaciones en tubos de ensayo, son relativamente pocos los informes sobre el uso con éxito de ribozimas de cabeza de martillo en organismos vivos (Perriman y colaboradores., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:6175-6179 (1995)). Aunque ha quedado claro que las ribozimas de cabeza de martillo pueden disociar a un específico ARN vírico o ARNm (mensajero) en tubos de ensayo, la eficiencia de disociación en células se reduce espectacularmente debido a la inestabilidad y al mal plegamiento de la ribozima en células.
Una causa principal de la inestabilidad de las ribozimas en un entono intracelular es la degradación de la respectiva ribozima por una exonucleasa presente en las células (Cotton y colaboradores, EMBO J. 8:3861-3866 (1989)). Las exonucleasas son enzimas que arreglan de una manera inespecífica a un ARN desde ambos extremos. Un método, que se ha usado para bloquear la degradación intracelular de las ribozimas, consiste en proteger a la respectiva ribozima conectándola en un extremo con un ARN de vector, tal como un ARNt (de transferencia). Sin embargo, debido al replegamiento de los ARN quiméricos resultantes, la ribozima variaba en cuanto a eficiencia en comparación con la ribozima sin proteger (Bertrand y colaboradores, RNA 3:75-88 (1997)). Se ha informado también de la atadura de una ribozima en ambos extremos de un ARNt, pero se comprometían el plegamiento y/o la actividad (Vaish y colaboradores, Nucl. Acids Res. 26:5237-5242 (1998)).
Taira y Nishikawa (Gene Regulation,. Biology of Antisense RNA and DNA.[Regulación de genes. Biología de ARN y ADN antisentido] Erickson RP e Izant JG, coordinadores de edición, Raven Press, Ltd., Nueva York 1992, págs. 35-54) describen también moléculas de ribozimas que son estabilizadas mediante imbibición en ARNt's. En el documento de Solicitud de Patente Internacional WO 99/15755, se indica que la estructura del orden más alto del ARNt puede proteger a la ribozima con respecto a la degradación por nucleasas celulares.
Además, Zhang y colaboradores (RNA 3 (1997), 315-323) han informado sobre un análisis funcional de la estructura de pandeo y bucle de un ARNp usando una permutación circular.
El potencial para tratar una enfermedad mediante el uso de ribozimas para disociar a un ARN implicado en infecciones de cáncer y con patógenos es tremendo. La disponibilidad de una ribozima estabilizada, que fuese resistente a la degradación y estuviese plegada correctamente de manera tal que permanezca activa en un entorno intracelular, podría abrir el camino para el desarrollo de muchas importantes terapias médicas.
Sumario del invento
El invento proporciona una molécula de ARNp quimérico permutado circularmente, que lleva un ARN biológicamente activo, apropiadamente plegado y estabilizado. La quimera de ARNp es formada a partir de una región de ARNp permutado circularmente, y de una región espaciadora que incluye el ARN biológicamente activo. El ARN biológicamente activo es preferiblemente una ribozima o un ARN antisentido. La región espaciadora está enlazada covalentemente en sus extremos 5' y 3' con la región de ARNp. Opcionalmente, la región espaciadora incluye unas sartas primera y segunda de nucleótidos, que están interpuestas entre el resto biológicamente activo y la región de ARNp.
La región de ARNp tiene una estructura secundaria estable y compacta, que es característica de secuencias de ARNp de bacteriófagos. Por lo tanto, en una forma de realización de la quimera de ARNp, la región de ARNp incluye un ARNp permutado circularmente de un bacteriófago seleccionado entre el grupo que consiste en \phi29, SF5', B103, PZA, M2, NF y GA1. En otra forma de realización de la quimera de ARNp, la región de ARNp incluye:
(i)
en la dirección de 5' a 3' comenzando en el enlace covalente del ARNp con el extremo 3' de la región espaciadora
un primer bucle 22;
un segundo bucle 24; y
una estructura de bucle y tronco inferior que comprende un pandeo,
una primera sección de tronco 26 y un tercer bucle 27;
(ii)
una segunda sección de tronco 20 interpuesta entre la región espaciadora y la estructura de tronco y bucle;
(iii)
una tercera sección de tronco 21 interpuesta entre la estructura de bucle y tronco y el primer bucle 22;
(iv)
una cuarta sección de tronco 23 interpuesta entre el primer bucle 22 y el segundo bucle 24; y
(v)
una abertura que define los extremos 5' y 3' de la quimera de ARNp, colocados en cualquier situación dentro de la región de ARNp.
El invento proporciona también un método para producir una quimera de ARNp del invento. Un ADN, que codifica una quimera de ARNp, que contiene una región de ARNp y una región espaciadora que incluye un ARN biológicamente activo, es transcrito in vitro para proporcionar la quimera de ARNp. Opcionalmente, el ADN que codifica la quimera de ARNp es generado usando una reacción en cadena de la polimerasa sobre un molde de ADN, o el ADN es generado clonando el ADN en el seno de un plásmido y replicando el plásmido.
El invento proporciona además un método para determinar si una molécula de ARN interactúa con una molécula de ensayo. Una quimera de ARNp, que incluye la molécula de ARN que interesa, es inmovilizada sobre un substrato, y luego puesta en contacto con la molécula de ensayo. Se detecta entonces si la molécula de ensayo interactúa o no con el ARN que interesa, por ejemplo por unión del ARN que interesa.
El invento proporciona también una molécula de ADN que incluye una secuencia de nucleótidos que codifica una quimera de ARNp que contiene una región de ARNp y una región espaciadora que incluye un ARN biológicamente activo.
Se proporciona también por el invento un método para suministrar in vitro un ARN biológicamente activo a una célula, preferiblemente a una célula vegetal o a una célula animal, tal como una célula humana. Alternativamente, el invento proporciona un método para suministrar un ARN biológicamente activo a una célula que no es animal. En una forma de realización, una molécula de ADN que tiene una secuencia de nucleótidos que codifica operativamente a una quimera de ARNp del invento, es introducida en la célula y transcrita para proporcionar el ARN biológicamente activo. En otra forma de realización, la quimera de ARNp es transfectada directamente dentro de la
célula.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es una representación esquemática de la disociación de un ARN diana por una ribozima representativa.
La Figura 2 representa la secuencia de nucleótidos (SEQ ID NO:1) y una estructura secundaria de un ARNp de \phi29 (phi29) de tipo salvaje, que indica la situación y la nomenclatura de los bucles y pandeos (Zhang y colaboradores, RNA 3:315-323 (1997)).
La Figura 3 representa las secuencias de nucleótidos de varios ARNp's antes de una permutación circular: (a) el bacteriófago SF' ((SEQ ID NO:11), (b) el bacteriófago B103 (SEQ ID NO:12), (c) los bacteriófagos \phi29 y PZA (SEQ ID NO:1); (d) los bacteriófagos M2 y NF (SEQ ID NO:14), y (e) el bacteriófago GA1 (SEQ ID NO:15) (Chen y colaboradores, RNA 5:805-818 (1999)); y (f) un aptpRNA (SEQ ID NO:16).
La Figura 4 es una representación esquemática de diversas características estructurales de una quimera de ARNp del invento: (a) una quimera de ARNp entero; (b) un componente de una región espaciadora; (c) un componente de una región de ARNp.
La Figura 5 es una representación esquemática de (a) el diseño de una forma de realización de la quimera de ARNp del invento; y (b) moléculas ilustrativas de ARNp permutados circularmente (ARNpc), que muestran diversas situaciones para las aberturas del círculo.
La Figura 6 es una representación esquemática de un posible mecanismo de la actividad de disociación de una ribozima de ARNp.
La Figura 7 representa (a) la construcción de moldes de ADN en tándem para la síntesis de diversos ARNpc's (permutados circularmente) (Zhang y colaboradores, Virology 207:442-451 (1995); y (b) una estructura generalizada de un ARNp permutado circularmente (SEQ ID NO:2) con unas flechas que indican diversas nuevas aberturas (Zhang y colaboradores, RNA 3:315-323 (1997)).
La Figura 8 representa una quimera de ARN (SEQ ID NO:3) unida a una porción del substrato U7ARNsn (= ARNnp (nuclear pequeño) de U/) (SEQ ID NO:4).
La Figura 9 muestra un gel desnaturalizador de urea, que evidencia una disociación con éxito del substrato U7ARNsn en sus productos de disociación 69 mero y 25 mero esperados, tanto por la ribozima (Rz) como por la quimera de ARNp y ribozima (ARNp-Rz), usando diferentes concentraciones de reaccionantes para (a) y (b) como se describe en el texto.
La Figura 10 muestra un gel desnaturalizador de urea que evidencia una disociación con éxito del substrato HBV-polyA en sus productos de disociación 67 mero y 70 mero esperados, que discurre como una única banda, por la quimera de un ARNp y una ribozima, RzApRNA.
La Figura 11 representa una ribozima anti-12-LOX (SEQ ID NO: 5) unida a un ARN de substrato (SEQ ID NO:6).
Descripción detallada
El bacteriófago \phi29 (phi29) es un virus de ADN bicatenario. En 1987, uno de los autores de este invento, el Dr. Peixuan Guo, descubrió un ARN de 120 bases codificado por un virus, que desempeña un cometido clave en el empaquetamiento del ADN del bacteriófago \phi29 (Guo y colaboradores, Science 236:690-694) (1987). Este ARN es denominado ARN de empaquetamiento o "ARNp". Éste se une a procápsidas víricas en el vértice portal (el sitio en donde el ADN entra en la procápsida) (Guo y colaboradores, Nucl. Acid Res. 15:7081-7090 (1997)) y no está presente en el virión de \phi29 maduro.
El ARNp contiene dos dominios funcionales: uno para la unión con una procápsida y el otro para un cometido que todavía se ha de definir en la translocación de un ADN (Trottier y colaboradores, J. Virol. 71: 487-494 (1997); Trottier y colaboradores, J. Virol. 70: 55-61 (1996); Zhang y colaboradores, Virology 201: 77-85 (1994)). Se necesitan seis copias de un ARNp para empaquetar un ADN genómico (Trottier y colaboradores, J. Virol. 70:55-61 (1996); Trottier y colaboradores, J. Virol. 71, 487-494 (1997); Guo y colaboradores, Mol. Cell. 2, 149-155 (1998)). El empaquetamiento de un ADN es completamente bloqueado cuando una de las seis aberturas o rendijas está ocupada por un ARNp inactivo con una mutación en el extremo 5' o 3' (Trottier y colaboradores, J. Virol. 70:55-61 (1996); Trottier y colaboradores, J. Virol. 71:487-494 (1997)). El ARNp del bacteriófago \phi29 es asociado con procápsidas durante el proceso de translocación de un ADN (Chen y colaboradores, J. Virol. 71:3864-3871 (1997)). Los datos de inhibición también sugieren que el ARNp desempeña un cometido esencial en la translocación de un ADN (Trottier y colaboradores, J. Virol. 71:487-494 (1997); Trottier y colaboradores, J. Virol. 70:55-6 (1996)). Un cambio en la conformación, inducido por Mg^{2+}, de un ARNp conduce a su unión en el vértice portal (Chen y colaboradores, J. Virol. 71, 495-500 (1997)). También se ha informado acerca de la estructura terciaria del monómero y del dímero del ARNp (Zhang y colaboradores, Virology 81:281-93 (2001); Trottier y colaboradores, RNA 6(9):1257-1266 (2000); Chen y colaboradores, J. Biol. Chem. 275(23): 17510-17516 (2000); Garver y colaboradores, J. Biol. Chem. 275(4): 2817-2824 (2000)).
La secuencia de nucleótidos (SEQ ID NO:1) de un ARNp de \phi29 de plena longitud, natural (Guo y colaboradores, Nucl. Acids. Res. 15:7081-7090 (1987)), así como su estructura secundaria apareada con bases, que se ha predicho, se muestran en la Figura 2(a) (Zhang y colaboradores, RNA 3:315-323 (1997); Zhang y colaboradores, Virology 207:442-451 (1995)). La estructura secundaria predicha ha sido confirmada parcialmente (Zhang y colaboradores, RNA 1:1041-1050 (1995); Reid y colaboradores, J. Biol. Chem. 269:18656-18661 (1994); Zhang y colaboradores, Virology 2o1:77-85 (1994); Chen y colaboradores, J. Virol. 71: 495-500 (1997)).
Un análisis filogenético de los ARNp's procedentes de los fagos SF5, B103, \phi29, PZA, M2, NF y GA1 (Chen y colaboradores, RNA 5:805-818 (1999)) muestra una muy baja identidad entre secuencias y pocas bases conservadas, y además la familia de los ARNp's manifiesta que éstos tienen unas estructuras secundarias predichas llamativamente similares y estables (3.3). Los ARNp's procedentes de los bacteriófagos SF5' (SEQ ID NO:11), B103 (SEQ ID NO:12), \phi29/PZA (SEQ ID NO:1), M2/NF (SEQ ID NO:14), GA1 (SEQ ID NO:15) de Bacillus subtilis (Chen y colaboradores, RNA5:805-818 (1999), y aptpRNA (ARNp aptámero) (SEQ ID NO:16) están todos ellos predichos como que tienen una estructura secundaria que exhibe esencialmente las mismas particularidades estructurales que se muestran en la Figura 2 para el ARNp de \phi29 (Chen y colaboradores, RNA 5:805-818 (1999). Todos ellos tienen unos extremos 5' y 3' naturales en el extremo izquierdo de una estructura de tronco (como se muestra en la Figura 3) y contienen las mismas particularidades estructurales situadas en las mismas situaciones relativas.
Los ARNp de estos bacteriófagos, que comparten, tal como lo hacen, una única estructura secundaria estable, proporcionan el armazón para la quimera de ARNp del invento.
La estructura secundaria en una molécula de ARN es formada por apareamiento de bases entre ribonucleótidos. Los pares de bases de ARN incluyen G-C, A-T y U-G. Las predicciones de una estructura secundaria se hacen preferiblemente de acuerdo con el método de Zuker y Jaeger, por ejemplo usando un programa conocido por la designación comercial RNASTRUCTURE 3.6, redactado por David H. Mathews (Mathews y colaboradores, J. Mol. Biol. 288:911-940 (1999); véase también Zuker, Science 244:48-52 (1989); Jaeger y colaboradores, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86:7706-7710 (1989); Jaeger y colaboradores, Meth. Enzymol. 183:281-306 (1990)). Este programa está disponible públicamente en la web mundial en la página (homepage) del laboratorio de Douglas Turner de la Universidad de Rochester en rna.chem.rochester.edu/RNAstructure.html y se desarrolla en MS Windows 95, 06, ME, 200 y NT4. El programa está disponible públicamente en la web mundial en la página de Michael Zuker en el Instituto Politécnico de Rensselaer (bioinfo.math.rpi.edu/\simzukerm/home.html); su página ofrece un plegamiento en línea y una versión del algoritmo que puede ser compilado en Silicon Graphics, Sun, o en los centros de trabajo de DEC Alpha. Se escoge la estructura con la más baja energía (es decir, la estructura óptima).
Las estructuras secundarias de un ARN pueden ser caracterizadas por troncos, bucles y pandeos. Un "tronco" es una sección bicatenaria de dos longitudes de ribonucleótidos apareados con bases. Las secciones de tronco contienen por lo menos 2 pares de bases y están limitadas en su tamaño solamente por la longitud de la molécula de ARN. Un "bucle" es una sección monocatenaria que incluye típicamente por lo menos 3 ribonucleótidos y está limitada en su tamaño también solamente por la longitud de la molécula de ARN. En un "bucle y tronco" los extremos 5' y 3' del bucle coinciden con el extremo de una sección de tronco apareada con bases. En un "bucle de pandeo", el bucle emerge desde a lo largo de la longitud de una sección de tronco. Los extremos 5' y 3' de un bucle de pandeo no son típicamente apareados con bases aunque pueden potencialmente serlo (véanse, p.ej., G40 y C48 del bucle de pandeo en la estructura del ARNp de \phi29; Figura 2). Un "pandeo" es una sección monocatenaria no apareada de aproximadamente 1 a aproximadamente 6 ribonucleótidos, presentes a lo largo de la longitud de (o entre) secciones de tronco. Obsérvese que no hay ninguna línea clara de distinción entre un "pandeo" grande y un pequeño "bucle de pandeo". Aquí, cuando se usa el término "pandeo" éste incluye también un pequeño "bucle de pandeo" (es decir, un bucle de pandeo con menos que aproximadamente 7 ribonucleótidos).
La estructura secundaria de una molécula de ARN es determinada por la naturaleza y la situación de las opciones de apareamiento de bases a lo largo de su longitud. La estructura secundaria del ARN es degenerada; es decir, que unas diferentes secuencias primarias de ribonucleótidos pueden proporcionar las mismas configuraciones de apareamiento de bases y por lo tanto la misma estructura secundaria. Dicho de una manera, esto es semejante a decir que múltiples secuencias de aminoácidos pueden producir la misma estructura secundaria, por ejemplo una hélice \alpha.
Una única estructura secundaria es dictada por un cierto número de diferentes secuencias primarias de unas maneras predecibles y bien comprendidas. Por ejemplo, se pueden añadir, retirar o sustituir generalmente nucleótidos únicos o pares de nucleótidos sin alterar las interacciones globales de apareamiento de bases dentro de la molécula de ARN y sin interferir con su función biológica. Esto es particularmente cierto si se suprime, añade o sustituye un par de bases o unos pocos pares de bases de nucleótidos a lo largo de la longitud hibridada bicatenaria de la molécula, o si se suprimen, añaden o sustituyen uno o más nucleótidos en las regiones de bucles monocatenarios. Por ejemplo, aún cuando los pares de bases GC y los pares de bases AT difieren ligeramente en su estabilidad termodinámica, generalmente uno de ellos se puede reemplazar por el otro en un sitio dentro de la longitud bicatenaria, sin alterar la estructura secundaria de una molécula de ARN. Los pares de bases GC son preferidos en la región de tronco, debido a su estabilidad añadida. Unos cambios en la estructura secundaria como un resultado de la adición, supresión o modificación de nucleótidos se pueden comprobar con facilidad aplicando el algoritmo de Zuker y Jaeger para la predicción de estructuras secundarias, que se describe anteriormente. La región de ARNp de la quimera de ARN puede acomodar una variación sustancial en una secuencia primaria, sin ningún cambio apreciable en una estructura secundaria.
La quimera de ARNp del invento consiste esencialmente en una región de ARNp que tiene la estructura secundaria ilustrada como ejemplo en la Figura 3 (y descrita esquemáticamente en la Figura 4, como se detalla seguidamente), interrumpida por (es decir, flanqueando a) una región espaciadora heteróloga que contiene un resto biológicamente activo, tal como una ribozima. La estructura secundaria de la región de ARNp de la quimera de ARNp es la estructura secundaria común que caracteriza a los ARNp procedentes de los bacteriófagos \phi29, SF5', B103, PZA, M2, NF y GS1. La región espaciadora se denomina "heteróloga" puesto que la totalidad, o una porción, de su secuencia de nucleótidos, ha sido tratada por ingeniería genética, o se obtiene a partir de un organismo distinto del bacteriófago. Es la presencia de la región espaciadora heteróloga la que hace que la construcción artificial sea "quimérica" para las finalidades de este invento. La quimera de ARNp es útil como un vehículo para transportar y suministrar una ribozima u otro resto biológicamente activo hasta una molécula o situación diana. Puesto que ambos extremos de la ribozima están conectados a un ARNp, se espera que el enlace proteja a la sensible ribozima con respecto de una degradación y que ayude al resto biológicamente activo a plegarse de una manera apropiada.
Notablemente, la capacidad de la quimera de ARNp para realizar su función pretendida de proteger y transportar un resto biológicamente activo depende, no de la secuencia primaria de nucleótidos de la región de ARNp (la estructura primaria), sino de la estructura secundaria (interacciones de apareamiento de bases) que la región de ARNp adopta como un resultado de su secuencia primaria de nucleótidos. La "región de ARNp" de la quimera de ARNp se denomina así porque tiene una estructura secundaria, aunque no necesariamente una secuencia de ARN, característica de una molécula natural de un ARNp de bacteriófago. Por lo tanto, a menos que se especifique otra cosa distinta, la expresión "región de ARNp" como se usa aquí, incluye secuencias de ARNp presentes en la naturaleza (naturales), secuencias no presentes en la naturaleza (no naturales), y combinaciones de las mismas, con tal de que ellas proporcionen la estructura secundaria característica de un ARNp de bacteriófago presente en la naturaleza (natural), como aquí se describe. Dicho de otra manera, no se pretende que la expresión "región de ARNp" esté limitada solamente a las secuencias de nucleótidos particulares que son naturales para un ARNp. La región de ARNp puede contener, por lo tanto, cualquier secuencia de nucleótidos que dé como resultado la estructura secundaria mostrada en la Figura 4. Las secuencias de nucleótidos, que se pliegan para dar la estructura secundaria anteriormente mencionada, incluyen secuencias presentes en la naturaleza, las que se han derivado modificando secuencias de ARNp presentes en la naturaleza, y las que son diseñadas de novo (de nuevas), así como combinaciones de las mismas. Un experto en la especialidad puede determinar fácilmente si una secuencia de nucleótidos se plegará para dar la estructura secundaria mostrada en la Figura 4 y descrita aquí, por aplicación de un algoritmo para estructuras secundarias, tal como el RNASTRUCTURE que se describe anteriormente, a la secuencia de nucleótidos.
Ejemplos de secuencias de nucleótidos que, cuando están plegadas, proporcionan la estructura secundaria de la región de ARNp de la quimera de ARNp del invento, se muestran en la Figura 3. Ellas incluyen secuencias de ARNp procedentes de los bacteriófagos SF5' (SEQ ID NO:11), B103 (SEQ ID NO:12), \phi29/PZA (SEQ ID NO:1), M2/NF (SEQ ID NO:14), GA1 (SEQ ID NO:15) así como el aptpRNA (SEQ ID NO:16).
En las formas de realización de la quimera de ARNp, en las que la región de ARNp incluye o se deriva de un ARNp presente en la naturaleza, la región espaciadora de la quimera de ARNp está enlazada covalentemente a la región de ARNp, en los que se pueden considerar como los extremos "naturales" 5' y 3' de una secuencia de ARNp, uniendo de esta manera a los extremos naturales de la región de ARNp. La región de ARNp de la quimera de ARNp está opcionalmente truncada cuando se la compara con el ARNp de bacteriófago natural; en estas formas de realización, y en las que como resultado los extremos "naturales" 5' y 3' de la región de ARNp simplemente se refieren a los nucleótidos que terminan o comprenden el extremo real del ARNp natural truncado. Se forma una abertura en la región de ARNp truncada para linealizar la quimera de ARNp resultante, efectuando una "permutación circular" del ARNp, como se detalla más adelante. Se deberá entender, no obstante, que la expresión "región de ARNp circularmente permutado" no está limitada a los ARNp's presentes en la naturaleza que han sido permutados circularmente, sino que en vez de esto se pretende que tenga el significado más amplio de un ARN que tiene una estructura secundaria similar a la de un ARNp como se muestra en la Figura 4(c), que incluye una abertura en la región de ARNp que forma los extremos 5' y 3' de la quimera de ARNp.
Ejemplos de quimeras de ARNp del invento son las formadas a partir de los ARNp's de los bacteriófagos SF5' (SEQ ID NO:11): B103 (SEQ ID NO:12); \phi29/PZA (SEQ ID NO:1); M2/NF (SEQ ID NO:14); GA1 (SEQ ID NO:15) así como el aptpRNA (SEQ ID NO:16) uniendo los extremos 5' y 3' naturales con la región espaciadora e introduciendo una abertura en cualquier situación en la región de ARNp, como se describe aquí. Otro ejemplo de una quimera de ARNp del invento es:
\quad
5'-GUUGAUN_{j}GUCAAUCAUGGCAA - región espaciadora - UUGUCAUGUGUAUGUUGGGGAUUAN_{4}CU GAUUGAGUUCAGCCCACAUAC-3' {}\hskip0.5cm (SEQ ID NO:7)
en la que N representa cualquier nucleótido, sin limitación, y j es un número entero comprendido entre aproximadamente 4 y aproximadamente 8, de manera preferida aproximadamente 5. La región espaciadora está representada por N_{m} - B- N_{n} en donde N_{n} y N_{m} son sartas de nucleótidos que están opcionalmente incluidas en la región espaciadora, y B incluye el resto biológicamente activo. Preferiblemente, B es una secuencia de ribonucleótidos que incluye un ARN biológicamente activo. Tanto m como n pueden ser independientemente cero o cualquier número entero. De manera preferida, m y n son independientemente por lo menos aproximadamente 3, de manera más preferida por lo menos aproximadamente 5, y de manera sumamente preferida por lo menos aproximadamente 10. Además, m y n son independientemente, de manera preferida a lo sumo aproximadamente 300, de manera más preferida a lo sumo aproximadamente 50, y de manera sumamente preferida a lo sumo aproximadamente 30.
Además, puesto que la región de ARNp de la quimera de ARNp es definida por su estructura secundaria, se pueden dar todavía otros ejemplos de una quimera de ARNp mediante "mezcladura y emparejamiento" de fragmentos de nucleótidos procedentes, por ejemplo, de las SEQ ID NOs: 1, 2, 7, 11, 12, 14, 15 y 16, que se pliegan para dar características estructurales secundarias particulares (pandeos, bucles, bucles y troncos, etc.) con tal de que la resultante secuencia de nucleótidos se pliegue para dar la estructura secundaria global que se muestra en la Figura 4. Por ejemplo, unos nucleótidos que codifiquen el bucle 22 de pandeo a partir del ARNp del bacteriófago SF5' (SEQ ID NO:11) se podrían sustituir por los nucleótidos que codifiquen el bucle 22 de pandeo en el ARNp de \phi29 (SEQ ID NO:1) para proporcionar una región de ARNp como se describe aquí. Similarmente, se pueden sustituir cualquier número de secuencias artificiales en las SEQ ID NOs. 1, 2, 7, 11, 12, 14, 15 y 16 para reemplazar a las secuencias de nucleótidos que se pliegan para dar una o más características estructurales (o porciones de las mismas) con el fin de formar una región de ARNp como se describe aquí. Véase, por ejemplo, un aptpRNA (Figura 3(f)) que se derivaba en esta particularidad del ARNp de \phi29. El principio de jerarquía consiste en que la estructura secundaria global de la región de ARNp es la estructura secundaria común para los ARNp's del bacteriófago, como se representa esquemáticamente en la Figura 4.
De modo importante, la quimera de ARNp resultante no es una molécula circular; en vez de esto, ella está linealizada debido a una permutación circular de la región de ARNp (Zhang y colaboradores, RNA 3:315-323 (1997); Zhang y colaboradores, Virology 297:442-451 (1995)). Dicho brevemente, se proporciona una abertura (es decir, una disociación o un punto de rotura) en la región de ARNp en cualquier sitio designado para formar los extremos 5' y 3' reales de la quimera de ARN. Estos extremos 5' y 3' están en posiciones "no naturales" con respecto a un ARNp lineal que se presenta en la naturaleza.
La Figura 5(a) muestra cómo una quimera de ARNp del invento se puede formar a partir de una ribozima y de una región de ARNp. Los extremos 5' y 3' del ARNp se pueden tratar por ingeniería genética en cualquier sitio deseado de la quimera de ARNp permutado circularmente. La Figura 5(b) muestra moléculas ilustrativas de ARN permutados circularmente, que muestran diversas situaciones para las aberturas de los círculos.
La Figura 4 representa diversas características estructurales que caracterizan a una quimera de ARNp del invento. Como se muestra en la Figura 4(a), la molécula lineal incluye una región de ARNp 1 y una región espaciadora 2. La región espaciadora 2 contiene un resto biológicamente activo 3, en este caso una ribozima, flanqueada por sartas de nucleótidos 4. La región de ARNp 1 está bifurcada; ella incluye un primer segmento de ARNp 5 que tiene un extremo 3' 6 y un extremo 5' 7 "natural", y un segundo segmento de ARNp 8 que tiene un extremo 3' 9 "natural" y un extremo 5' 10. Los extremos 6 y 10 son los extremos terminales reales de la quimera de ARNp. La abertura 11 convierte a la molécula en lineal y puede ser colocada en cualquier situación en la región de ARNp 1 por recolocación de los extremos 6 y 10.
La región espaciadora 2 se muestra con detalle en la Figura 4(b). La ribozima 3 se compone de un dominio catalítico 15, flanqueado por secuencias 16 de unión a dianas.
La región de ARNp 1 se muestra con detalle en la Figura 4(c). De manera global, la región de ARNp 1 está caracterizada por una estructura secundaria de bucle y tronco, en la que el bucle 24 es relativamente pequeño y el apareamiento de bases en el tronco (esencialmente las secciones de tronco 20, 21 y 23) está interrumpido por estructuras situadas en cualquiera de los lados del bucle 24. El bucle 22 de pandeo está situado en 5' del bucle 24. Colocada en 3' del bucle 24 se encuentra una estructura de bucle y tronco, que contiene el pandeo 25, el tronco 26 y el bucle 27.
La sección de tronco 20 puede tener una longitud de cualquier número de ribonucleótidos y puede contener un número ilimitado de pandeos, con la condición de que todavía sea capaz de aparear bases. De manera preferida, la sección de tronco 20 contiene por lo menos aproximadamente 4, de manera más preferida por lo menos aproximadamente 10, pares de bases; además, ella contiene de manera preferida a lo sumo aproximadamente 50, de manera más preferida a lo sumo aproximadamente 40, pares de bases. De manera preferida, la sección de tronco 20 contiene de aproximadamente 0 a aproximadamente 8 pandeos; de manera más preferida ella contiene de aproximadamente 0 a aproximadamente 4 pandeos.
La sección de tronco 21 contiene preferiblemente 5-13 pares de bases y 0-2 pandeos.
El bucle 22 de pandeo contiene preferiblemente 5-12 bases.
La sección de tronco 23 contiene preferiblemente 3-12 pares de bases y 0-2 pandeos.
El bucle 24 contiene preferiblemente 3-8 bases.
El pandeo 25 contiene preferiblemente 0-5 bases.
El tronco 26 contiene preferiblemente 4-8 pares de bases y 0-2 pandeos.
El bucle 27 contiene preferiblemente 3-10 bases.
Unas interacciones terciarias dentro de una molécula de ARN pueden resultar de unas interacciones no locales de zonas de la molécula de ARN que no están próximas entre sí en la secuencia primaria. Aunque parece que un ARNp de bacteriófago natural manifiesta exhibir interacciones terciarias entre el bucle 22 de pandeo y el bucle 27 (Chen y colaboradores, ARN 5:805-818 (1999); Guo y colaboradores, Mol. Cell. 2:149-155 (1998)), deberá entenderse que la quimera de ARNp del invento no está limitada a moléculas que ARN que exhiban cualesquiera interacciones terciarias particulares.
En una forma de realización, la quimera de ARNp del invento contiene por lo menos 8, más preferiblemente por lo menos 15, lo más preferiblemente por lo menos 30 ribonucleótidos consecutivos encontrados en un ARNp de SF5' (Figura 3(a)), un ARNp de B103 (Figura 3(b)); un ARNp de \phi29/PZA (Figura 3(c)); un ARNp de M2/NF (Figura 3(d)); un ARNp de GA1 (Figura 3(e)) o un aptpRNA (Figura 3(f)) natural, preferiblemente el ARNp de \phi29 natural. Lo más preferiblemente, la región de ARNp de la quimera de ARNp contiene por lo menos una secuencia de ARNp de \phi29, que comienza en el ribonucleótido 23, preferiblemente en el ribonucleótido 20, y termina en el ribonucleótido 95, preferiblemente en el ribonucleótido 97, en la secuencia del ARNp de \phi29 (Figura 2). Además, o de manera alternativa, la secuencia de nucleótidos de la región de ARNp de la quimera de ARNp es idéntica preferiblemente en por lo menos un 60%, más preferiblemente por lo menos en un 80%, incluso más preferiblemente en un 90%, y lo más preferiblemente en un 95% a la secuencia de nucleótidos de una quimera natural correspondiente de un ARNp de SF5' (Figura 3(a)), un ARNp de B103 (Figura 3(b)); un ARNp de \phi29/PZA (Figura 3(c)); un ARNp de M2/NF (Figura 3(d)); un ARNp de GA1 (Figura 3(e)) o un aptpRNA (Figura 3(f)) natural, lo más preferiblemente un ARNp de \phi29 (particularmente las bases 20-97).
La identidad porcentual es determinada alineando dos polinucleótidos con el fin de optimizar el número de nucleótidos idénticos a lo largo de las longitudes de sus secuencias; se permiten unos intersticios en cualquiera o en ambas de las secuencias al producir la alineación con el fin de optimizar el números de nucleótidos compartidos, aunque los ribonucleótidos en cada una de las secuencias deben permanecer, no obstante, en su orden apropiado. Por ejemplo, las dos secuencias de nucleótidos son comparadas con facilidad usando el programa Blastn del algoritmo de búsqueda BLAST 2, como se describe por Tatusova y colaboradores (FEMS Microbiol Lett 1999, 174:247-250). Preferiblemente, se usan los valores en defecto para todos los parámetros de búsqueda BLAST 2, incluyendo un premio para un apareamiento = 1, un castigo para un mal apareamiento = -2, un castigo para un intersticio abierto = 5, un castigo para un intersticio de prolongación = 2, una caída x intersticio = 50, una esperanza = 10, un tamaño de palabra = 11, y una filtración.
Los enlaces covalentes entre el resto biológicamente activo y la región de ARNp pueden ser directos o indirectos, pero preferiblemente son indirectos. En un enlace indirecto, la región espaciadora incluye una o varias sarta(s) adicional(es) de ribonucleótidos en uno o ambos extremos del resto biológicamente activo. Estas sartas de ribonucleótidos, si están presentes, contienen de manera preferida por lo menos aproximadamente 3 ribonucleótidos; y de manera preferida contienen a lo sumo aproximadamente 300, de manera más preferida a lo sumo aproximadamente 30 ribonucleótidos. En cuanto a la composición, las sartas pueden contener cualesquiera ribonucleótidos deseados, sin embargo, es preferible que las composiciones de ribonucleótidos se seleccionen de manera tal que se impida que las sartas de ribonucleótidos situadas en cualquiera de los lados del resto biológico apareen bases unas con otras o con otras partes de la quimera de ARNp.
Preferiblemente, la actividad biológica del ARN biológicamente activo es una actividad enzimática o una actividad de unión, o ambas cosas; por ejemplo, el resto biológicamente activo puede actuar como, o codificar, una ribozima u otro resto catalítico.
Se deberá entender que los términos "nucleótido", "oligonucleótido" y "polinucleótido", como se usan aquí, abarcan unos ADN, unos ARN, o combinaciones de los mismos, a menos que se indique otra cosa distinta. Además, deberá entenderse que los términos ADN y ARN incluyen no solamente ácidos nucleicos presentes en la naturaleza, sino también secuencias que contienen compuestos análogos a nucleótidos o nucleótidos modificados, tales como los que han sido modificados química o enzimáticamente, por ejemplo fósforotioatos de ADN, fósforotioatos de ARN y 2'-O-metil ribonucleótidos.
Un ARN biológicamente activo, preferido, es una ribozima tal como una ribozima de cabeza de martillo o una ribozima de horquilla. Son también preferidos los ARN antisentido y otros ARN's bioactivos.
Una ribozima es caracterizada generalmente por:
brazo 1 - centro activo de la enzima - brazo 2
en donde el brazo 1 y el brazo 2 son secuencias complementarias con el substrato diana que ha de ser disociado por la ribozima, y el centro activo de la enzima es el centro catalítico que disocia al ARN diana. Los "brazos" de la ribozima contienen típicamente por lo menos aproximadamente 7 nucleótidos, de manera preferible por lo menos aproximadamente 12 nucleótidos, y típicamente contienen a lo sumo aproximadamente 100 nucleótidos, de manera preferible a lo sumo aproximadamente 30 nucleótidos. La secuencia de nucleótidos de los brazos puede ser tratada por ingeniería genética para hibridarse con la secuencia de nucleótidos de cualquier ácido nucleico diana deseado.
Ventajosamente, el hecho de incorporar un ARN biológicamente activo, p.ej., una ribozima, en la quimera de ARNp del invento protege a los extremos de la ribozima, haciendo de esta manera que ésta sea resistente a la degradación por exonucleasas. Además, la estructura secundaria de un ARNp es compacta y muy estable. Un dominio de ARNp definido por los nucleótidos 30-91 de un ARNp de \phi29 es especialmente estable. La compacidad y la estabilidad de un ARNp permite que la región de ARNp y la ribozima se plieguen independientemente. Un plegamiento apropiado del ARN introducido es facilitado, preservando de esta manera su actividad biológica. Es retenida de igual manera la estructura estable de la región de soporte del ARNp. Un obstáculo principal para diseñar moléculas que suministren ribozimas, es decir, un mal plegamiento de la ribozima y de la región de soporte como un resultado de interacciones entre ellas, se ha superado de esta manera utilizando la molécula de ARNp muy estable como el soporte. El hecho de que la actividad de la ribozima es retenida en la quimera de ARNp permutado circularmente, es especialmente importante, puesto que ello significa que los nuevos extremos 5' y 3' de la quimera de ARNp pueden estar colocados de manera tal que se los "entierre" en la estructura de ARNp plegada, protegiendo de esta manera adicionalmente a la quimera de ARNp con respecto de una degradación. Estas particularidades sugieren una gran promesa para el uso de una quimera de ARNp del invento como un vehículo de suministro de ribozimas en aplicaciones médicas y veterinarias.
La quimera de ARNp del invento emplea una "permutación circular" de un ARNp de bacteriófago. Una molécula de ARNp "permutado circularmente" (ARNpc) es una molécula de ARN lineal en la que los extremos 5' y 3' naturales están enlazados covalentemente. El enlace puede ser directo, o puede ser indirecto mediante el uso de una región espaciadora. Puesto que una molécula de ARNpc es lineal, unos nuevos extremos 5' y 3' no naturales son creados por formación de una abertura en la molécula (es decir, una discontinuidad en la secuencia de ARNp) en una situación diferente. La quimera de ARNp del invento es lineal como resultado de una abertura no natural en el armazón de ARNp de bacteriófago en un sitio designado, que permuta circularmente el armazón de bacteriófago y forma los extremos 5' y 3' reales de la quimera de ARNp. Como ya se ha señalado, la abertura no natural puede estar en cualquier situación deseada en la región de ARNp. Ejemplos de situaciones seleccionadas, por ejemplo, en un ARNp de \phi29, se pueden encontrar en las citas de Zhang y colaboradores, RNA 3:315-232 (1997) y Zhang y colaboradores, Virology 207:442-451 (1995). Véanse también las citas de Garver y colaboradores, J. Biol. Chem. 275:2817-2824 (2000); Chen y colaboradores, J. Virology 71:495-500 (1997); Trottier y colaboradores, RNA 6:1257-1266 (2000); y Zhang y colaboradores, Virology 281:271-293 (2001)).
La quimera de ARNp del invento se puede sintetizar química o enzimáticamente usando protocolos clásicos de laboratorio. La región de ARNp es preferiblemente transcrita a partir de un molde de ADN que la codifica, aunque si se desea se puede sintetizar químicamente. Si se sintetiza químicamente, la región de ARNp contiene opcionalmente nucleótidos no naturales (p.ej., nucleótidos derivatizados o sustituidos) y/o enlaces no naturales análogos a los enlaces con fosfodiésteres que caracterizan a los ácidos nucleicos presentes en la naturaleza.
Preferiblemente, la región de ARNp es transcrita o sintetizada como una única molécula de ARN. En una forma de realización del método, la región espaciadora es enlazada química o enzimáticamente a los extremos "naturales" de la región de ARNp para formar una molécula quimérica circular. El ARNp es luego disociado en un sitio previamente determinado para formar la quimera lineal de ARNp permutado circularmente.
Cuando la región espaciadora es un ARN, otra forma de realización del método incluye transcribir la quimera entera de ARNp a partir de un único molde de ADN que codifica la molécula quimérica entera. En otra forma de realización del método, la región espaciadora de ARN se produce por separado, ya sea por medio de una transcripción a partir de su propio molde o por síntesis química, después de lo cual ella es ligada a la región de ARNp.
También se incluye en el invento una molécula de ADN que incluye una secuencia de nucleótidos que codifica la quimera de ARNp del invento. La región espaciadora de la quimera codificada es necesariamente un ARN en este aspecto del invento. La molécula de ADN puede ser lineal o circular. Ella puede ser bicatenaria o monocatenaria; si es monocatenaria, su complemento también está incluido en el término "molécula de ADN". Una molécula de ADN para su uso en la introducción de un ARNp en una célula, contiene preferiblemente elementos reguladores de manera tal que la quimera de ARNp es codificada operativamente. Una quimera de ARNp es "codificada operativamente" por una molécula de ADN, cuando la molécula de ADN contiene elementos reguladores que permiten que la quimera de ARNp sea producida por transcripción de la molécula de ADN dentro de la célula. Tales elementos reguladores incluyen por lo menos un promotor. Opcionalmente, la molécula de ADN incluye motivos reguladores adicionales que favorecen la transcripción de la quimera de ARN, tal como, pero sin limitarse a, un intensificador. La molécula de ADN se puede introducir en la célula anfitriona usando un suministro mediado por lípidos aniónicos o catiónicos o por otros mecanismos de transfección clásicos, incluyendo una electroporación, una adsorción, un bombardeo con partículas o una microinyección, o mediante el uso de un vector vírico o retrovírico.
Se deberá señalar que la quimera de ARNp puede ser introducida, si se desea, directamente en la célula anfitriona. Por ejemplo, un producto disponible bajo la denominación comercial TRANSMESSENGER TRANSFECTION REAGENT (REACTIVO DE TRANSFECCIÓN TRANSMENSAJERO) (disponible de Qiagen), que es una formulación basada en lípidos, que se usa en conjunción con un específico intensificador condensador de ARN y un tampón optimizado, se puede usar para transfectar la quimera de ARNp dentro de células eucarióticas.
Opcionalmente, la molécula de ADN puede contener una o más particularidades que la permiten integrarse dentro del genoma de las células. Por ejemplo, se puede suministrar en la forma de un transposón, de un retrotransposón, o de un vector integrador; alternativamente, puede contener secuencias que sean homólogas con secuencias genómicas que la permiten integrarse por medio de una recombinación homóloga. Por otro lado, la molécula de ADN puede ser diseñada para que exista dentro de una célula como un ADN no genómico, p.ej., como un plásmido, un cósmido, un episoma y similares.
La transcripción a partir de un molde de ADN que codifica la molécula de ARN quimérica entera, se puede realizar in vitro o dentro de una célula. La célula puede estar en un cultivo de células, o en un organismo (in vivo) tal como una planta, entonces es una célula no animal, o en una célula explantada a partir de un organismo (ex vivo).
Ventajosamente, la quimera de ARNp del invento puede ser usada para suministrar una molécula de ARN biológicamente activo a una diana dentro de una célula. Una molécula de ADN que tiene una secuencia de nucleótidos, que codifica operativamente una región de ARNp permutado circularmente y una región espaciadora, es introducida dentro de una célula. La región espaciadora incluye un ARN biológicamente activo, y la transcripción del ADN para proporcionar el ARN biológicamente activo. La molécula biológicamente activa suministrada de este modo es preferiblemente una ribozima, y la diana es preferiblemente vírica o un ARNm asociado con un gen cuya expansión es deseable reducir. La Figura 6 muestra un mecanismo propuesto para la disociación de un ARN diana por una quimera de ribozima de ARNp. Un ARN antisentido, que puede estar dirigido hacia una diana de ADN o ARN intracelular, es preferido también como la molécula biológicamente activa.
De manera sorprendente, una conjugación de una ribozima con una región bifurcada del ARNp, de tal manera que ambos extremos de la ribozima estén enlazados covalentemente a la región de ARNp, no hace inactiva a la ribozima, ni parece que interfiera con el plegamiento independiente de la región de ARNp o de la región de ribozima. Puesto que se espera que la atadura de ambos extremos del ARN de ribozima impida también una degradación por una exonucleasa, se espera que la resultante quimera de ARNp y ribozima sea útil para disociar ARN's indeseados en plantas y animales, incluyendo a los seres humanos. Adicionalmente, se pueden desarrollar plantas y animales transgénicas/os con resistencia a enfermedades, por introducción de un ADN que codifica la quimera de ARNp y ribozima dentro del ADN genómico de la célula.
La quimera de ARNp del invento es también útil in vitro, por ejemplo, para la caracterización de moléculas de ARN. Ciertas moléculas de ARN, particularmente pequeñas moléculas de ARN, pueden ser estabilizadas o "acompañadas" mediante inclusión en la región espaciadora de una quimera de ARNp del invento, que asegura que ellas permanezcan apropiadamente plegadas, activas y expuestas. Por ejemplo, una quimera de ARNp que contenga un ARN que interese, puede ser inmovilizada, covalente o no covalentemente, sobre un substrato, de manera tal que se presente el ARN que interese. La quimera de ARNp inmovilizada puede ser luego puesta en contacto con moléculas de ensayo, tales como extractos o componentes celulares, para identificar los constituyentes con los que el ARN que interesa se une o interactúa de otra manera. Esto es preferible para inmovilizar al ARN que interesa directamente en el substrato, puesto que una inmovilización directa puede interferir con el plegamiento del ARN que interesa y también bloquear a porciones de la estructura con respecto de un contacto con las moléculas de ensayo. La quimera de ARNp también se puede usar para estabilizar ARN's en solución para su uso en ensayos de unión, ensayos de disociación, diagnósticos y similares.
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Ejemplos
El presente invento se ilustra por los siguientes Ejemplos. Se ha de entender que los ejemplos, los materiales, las cantidades y los procesos particulares se han de interpretar en un sentido amplio, de acuerdo con el alcance y con el espíritu del invento, como aquí se expone.
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Ejemplo 1 ARNp de \phi29 permutado circularmente
Un ARNp permutado circularmente (ARNpc) procedente del bacteriófago \phi29 fue sintetizado por la vía de una transcripción a partir de un molde de ADN. La Figura 7(a) describe la construcción de moldes de ADN en tándem para la síntesis de diversos ARNpc's (Zhang y colaboradores, Virology 207:442-451 (1995)). Los plásmidos cpDNA3A (I) y cpDNApcT7 (II) que contienen una secuencia de codificación de ARNp en tándem se conectaron por bucles sintéticos de 3 o 17 nucleótidos, respectivamente. Cuatro cebadores directos P38, P55, P78 y P82, que se componían de un promotor de SP_{6} (de 17 nucleótidos) seguido por los residuos 38-54, 55-71, 78-94 y 82-98 del gen de ARNp, y cuatro cebadores inversos, que eran complementarios con los residuos 37-21, 54-38, 77-59 y 81-65 del gen de ARNp, se usaron para generar fragmentos de PCR (REACCIÓN EN CADENA DE LA POLIMERASA). Los fragmentos de ADN para PCR se usaron directamente como moldes para una transcripción in vitro con la polimerasa de ARN de SP_{6}. Cuatro ARNpc's, cpRNA3A-38, cpRNA3A-55, cpRNA3A-78 y cpRNA3A-82 se generaron a partir del molde de ADN cpDNA3A. Otros cuatro ARNpc's, cpRNAT_{7}-38, cpRNAT_{7}-55, cpRNAT_{7}-78 y cpRNAT_{7}-82 se sintetizaron a partir del molde de ADN cpDNAT_{7}. El resultante transcrito de ARNpc lineal enlazaba el extremo 5' natural del ARNp con su extremo 3' a través de un pequeño bucle (loop): AAA en el caso del molde de ADN cpDNA3A y TAATACGACTCACTATA (SEQ ID NO:8) en el caso del molde de ADN pcDNApcT_{7}.
Otros ARNpc's evaluados fueron unidos por un bucle AAAU. La Figura 7(b) muestra una estructura generalizada de ARNp permutado circularmente (SEQ ID NO:2) con unas flechas que indican varias nuevas aberturas (Zhang y colaboradores, RNA 3:315-323 (1997)). Las secuencias de tipo salvaje de 5'U1C2 y 3'A117G116 fueron cambiadas a G1G2 y C116C117, respectivamente, en relación con un ARNp de tipo salvaje.
Para nuestra sorpresa, hemos encontrado que una introducción de secuencias para enlazar los extremos 5' y 3' naturales de la molécula de ARNp y una recolocación de los extremos 5' y 3' en cualquier situación en la molécula, no interfieren con la actividad de un ARNp, puesto que el ARNpc es todavía capaz de catalizar el ensamble de \phi29.
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Ejemplo 2 Actividad in vitro de una quimera de ARNp y una ribozima
El bucle usado para conectar los terminales naturales del ARNp en el Ejemplo 1 no posee por sí mismo ninguna actividad biológica. Sin embargo, nos hemos preguntado si una secuencia de ARN con actividad biológica retendría su actividad si fuese atada en ambos extremos a unos ARNp. Se decidió ensayar una ribozima de cabeza de martillo como la secuencia de bucle.
Un sistema de modelo in vitro (Figura 8), como se describe con anterioridad en la cita de Cotton y colaboradores (EMBO J. 8:3861-3866) (1989)) fue modificado y usado como un testigo para ensayar la funcionalidad de una quimera de un ARNp y de una ribozima. Se seleccionó el U7snRNA (ARNnp de U7) (SEQ ID NO:4) como el ARN diana. Se sintetizó una molécula quimérica de ARN, pRNA-Rz de ARNp y Rz (SEQ ID NO:3).
Los ARN's usados en estos experimentos fueron generados por una transcripción in vitro con la polimerasa de T7 ya sea usando una PCR o clonándola dentro de un plásmido. Los productos de la transcripción son como sigue:
\newpage
La transcripción con T7 de una pRNA-Rz proporciona el 167 mero:
1
\vskip1.000000\baselineskip
La transcripción con T7 de un molde de U7 proporciona el 94 mero:
2
\vskip1.000000\baselineskip
La transcripción con T7 de un molde de Rz proporciona el 47 mero:
3
Se compararon las capacidades de una Rz (de 47 bases) (SEQ ID NO:10) y de una pRNA-Rz (de 167 bases) (SEQ ID NO:3) para disociar a un U7snRNA (SEQ ID NO:9). La reacción de disociación con una Rz se llevó a cabo como un experimento testigo para demostrar que las reacciones con ribozimas trabajan correctamente sin modificaciones de ningún tipo. La reacción de disociación usando una pRNA-Rz se llevó a cabo para confirmar que un ARNp podría ser usado con éxito como una molécula de vehículo para ribozimas.
Las reacciones de disociación se llevaron a cabo a 37ºC durante 90 minutos en presencia de 20 mM de Tris, de pH 7,5, 150 mM de NaCl y 20 mM de MgCl_{2}. Se realizaron reacciones testigos reemplazando por agua el ARN omitido. Por ejemplo, un testigo con Rz no tiene un U7snRNARNA, pero tiene agua para completar el volumen.
Para la reacción mostrada en la Figura 9(a), las reacciones de disociación usaron 10 pmol de Rz o de pRNA-Rz para disociar a 15 pmol de U7snRNA. Las muestras se hicieron pasar luego sobre un gel desnaturalizador de 16% de Page/urea 8 M en TBE. El gel se tiñó con bromuro de etidio y se visualizó usando un EAGLE EYE II de Stratagene. La Figura 9(a) muestra los resultados satisfactorios de la reacción de disociación. Se pueden observar los productos de disociación 69 mero y 25 mero predichos.
Para la reacción mostrada en la Figura 9(b), las reacciones de disociación usaron 48,58 pmol de una Rz o de una pRNA-Rz para disociar a 97,16 pmol de U7snRNA Las muestras se hicieron pasar luego sobre un gel desnaturalizador de 16% de Page/urea 8 M en TBE. El gel se tiñó con bromuro de etidio y se visualizó usando un EAGLE EYE II de Stratagene. Se puede observar en la Figura 9(b) el producto de disociación de 25 bases predicho. El producto de 69 bases predicho está oculto por el U7snRNA no cortado.
Este experimento confirmó el uso satisfactorio de un ARNp como una molécula de soporte para ribozimas. El hallazgo de que la ribozima de cabeza de martillo retiene una actividad en la construcción artificial de un pRNA-Rz tiene implicaciones importantes. Un plegamiento independiente de un ARNp permite manifiesta y ventajosamente que la ribozima se pliegue para dar la estructura correcta y desarrolle su función de disociar un ARN diana. Además, puesto que ambos extremos de la ribozima están conectados con unos ARNp, se espera que el enlace proteja a la ribozima con respecto de una digestión con una exonucleasa en la célula. Por lo tanto, la ribozima será estable después de su expresión en las plantas o animales transgénicos, resolviendo un problema persistente que había cerrado el paso al uso terapéutico de las ribozimas.
Ejemplo 3 Actividad in vitro de una quimera de ARNp y ribozima contra al virus de la hepatitis B
La hepatitis es una grave enfermedad que está extendida y predomina en muchos países del mundo. El virus de la hepatitis B (HBV) es un agente causante de esta enfermedad. El HBV es un virus de ARN. El genoma de ARN del HBV se usó como diana para ensayar la funcionalidad de una quimera de un ARNp y una ribozima. Este trabajo es importante, puesto que proporciona un potencial para el tratamiento de esta grave enfermedad infecciosa.
La ribozima de cabeza de martillo diseñada por Feng y colaboradores (Biol. Chem. 382:655-660 (2001) disocia a un substrato HBV-polyA de 137 nucleótidos en dos fragmentos de 70 y 67 nucleótidos respectivamente. Hemos ensayado dos versiones de esta ribozima: la RzApRNA, que contenía un resto de ARNp, y la RzA, que no lo
contenía.
El ARN del substrato HBV-polyA se generó por una polimerasa de T7 en una transcripción in vitro usando un plásmido linealizado como un molde para los transcritos salientes. Este plásmido fue proporcionado amablemente por los laboratorios dirigidos por los Profesores Yuan Wang y Guorong Qi en el Instituto de Bioquímica de Shanghai, Academia Nacional China de las Ciencias.
Un fragmento de ADNds (bicatenario) que codifica la quimera de ARNp, RzApRNA, fue producido por una PCR a partir de un transcrito linealizado. La secuencia se introdujo en un plásmido, y la RzApRNA fue transcrita por la polimerasa de T7. Este producto de transcripción RzApRNA se sometió luego a una reacción de disociación en cis para liberarse por sí mismo de secuencias flanqueadoras de ARN ajenas. Una "disociación cis" significa una reacción de disociación en donde tanto la ribozima como el substrato son partes constituyentes de la misma molécula. Esta reacción de disociación cis fue realizada por dos ribozimas que flanqueaban a la secuencia de la quimera. Una ribozima cis estaba en 5' con respecto a la quimera, mientras que la otra ribozima cis estaba en 3' con respecto a la quimera. La reacción de disociación cis se realizó predominantemente durante el tiempo en que se producía la RzApRNA. El producto del transcrito disociado como cis era el 188 mero:
\vskip1.000000\baselineskip
4
\vskip1.000000\baselineskip
La reacción de disociación se realizó a 37ºC durante 60 minutos en presencia de 20 mM de Tris, de pH 7,5, y de 20 mM de MgCl_{2}. Un RzApRNA (0,539 nmol) se usó para disociar al HBV-polyA (0,117 nmol). Unas reacciones testigos se realizaron reemplazando por agua a ciertos ARN. El ARN que había sido reemplazado por agua se omitió del nombre del testigo. Por ejemplo, el testigo de RzApRNA no tiene HBV-polyA. Las muestras fueron dializadas frente a un TE (10 mM de Tris, 1 mM de EDTA, de pH 8,0) durante 30 minutos en una membrana de Millipore de 0,025 \mum del tipo VS. Se añadió a las muestras 2x tampón de carga (8 M de urea, TBE, 0,.08% de azul de bromofenol, 0,08% de xileno cianol) antes de cargarlas en un gel desnaturalizador de 15% de PAGE/urea 8 M en TBE (0,09 M de Tris-borato, 0,002 M de EDTA). El gel fue tratado a 100 voltios hasta que el xileno cianol estuviera a 1,5 cm del fondo del gel. El gel se tiñó con bromuro de etidio y se visualizó usando el EAGLE EYE II de
Stratagene.
La disociación del substrato HBV-polyA por la quimera funcional RzApRNA se muestra en la Figura 10. La pista marcada como RzApRNA muestra una reacción testigo que no contiene el HBV-polyA, y la pista marcada como HBV-polyA muestra una reacción testigo que no contiene el RzApRNA. Los productos de disociación de 67 bases y 70 bases predichos, son vistos como una banda para la reacción de disociación que incluía tanto el HBV-polyA como el RzApRNA.
La comparación de la eficiencia de disociación de la ribozima con y sin el vector de ARNp reveló una diferencia significativa. La ribozima RzApRNA, que contiene un resto de ARNp, era capaz de disociar al substrato HBV-polyA con una eficiencia de casi 100%. Sin embargo, la ribozima RzA sin el resto de ARNp disociaba al substrato con una eficiencia mucho más baja que 70% (no mostrado).
\newpage
Ejemplo 4 Actividad in vivo de una quimera de ARNp y ribozima contra el virus de la hepatitis B
Un plásmido pCRzA se obtuvo del Profesor Guorong Qi en Shanghai. Este plásmido contiene unas secuencias que codifican una ribozima de cabeza de martillo que actúa como cis, flanqueada por dos secuencias que dirigen la señal polyA del virus de la hepatitis B. Cuando este plásmido fue concomitantemente transfectado dentro de células HepG2 con el genoma del HBV, se disminuyó el nivel de ARN de HBV, y la replicación del virus de la hepatitis B se inhibió de una manera dependiente de la dosis.
Los autores del invento hemos construido un plásmido pCRzApRNA sustancialmente de acuerdo con el Ejemplo 2. En el pCRzApRNA, la ribozima de cabeza de martillo y su secuencia flanqueadora se soportaron y transportaron por el ARNp de phi29, generando una quimera de ARNp.
La comparación de la eficiencia de ribozimas con y sin el resto de ARNp (RzApRNA y RzA, respectivamente) está en realización usando los ensayos descritos en la cita de Feng y colaboradores (Biol. Chem. 382:655-660 (2001)). Se está usando una transfección concomitante transitoria de ADN para ensayar la eficiencia intracelular de la ribozima quimérica. Los resultados de este estudio serán determinados por un ensayo de transferencia Northern Blot. Se espera plenamente que la quimera de ARNp RzApRNA mostrará un rendimiento aumentado en relación con el de la RzA para disminuir los niveles de ARN de HBV así como para inhibir la replicación de HBV.
Ejemplo 5 Actividad de una quimera de ARNp y ribozima contra un cáncer en un cultivo de células
El crecimiento y la metástasis de tumores sólidos requieren una angiogénesis persistente. La angiogénesis es un importante proceso mediante el cual se forman nuevos vasos sanguíneos. La proteína lipoxigenasa del tipo 12 (12-LOX) en plaquetas produce el 12-HETE (ácido 12-hidroxi-5,8,10,14-eicosatetraenoico) añadiendo O_{2} al ácido araquidónico C-12. La 12-LOX y sus metabolitos pueden ser importantes factores en la angiogénesis de tumores. La aplicación de esta investigación podría restringir el crecimiento de tumores, impidiendo que células cancerosas inciten el crecimiento de vasos sanguíneos en el tejido circundante.
Los estudios in vitro realizados por Liu y colaboradores, han mostrado que esta ribozima, 12loxRz, disociaba eficientemente al substrato (Cancer Gene Ther. 7:671-675 (2000)). La eficiencia fue aumentada cuando se cambió la temperatura de reacción desde 37ºC hasta 50ºC. Unos estudios in vivo en un cultivo de células mostraron que las células que expresaban la ribozima a partir de un plásmido tenían un nivel tan disminuido del ARNm de 12-LOX que éste era indetectable mediante una transferencia Northern blot. Un grupo testigo de células, que solamente tenía una ribozima mutante no funcional, tenía solamente un ligero descenso en el nivel de ARNm de 12-LOX. Esta ligera reducción en la expresión del ARNm de 12-LOX podría haber sido el resultado de un efecto antisentido por la ribozima mutante meramente por unión al ARNm de 12-LOX sin disociarlo. El extracto de células fue analizado en cuanto a la actividad de la enzima 12-LOX. Las células que expresaban las ribozimas tenían un 13% de la actividad de la enzima 12-LOX después de 6 meses en comparación con células parentales. Las células que expresaban la ribozima no funcional mutante tenían un 80% de la actividad de la enzima 12-LOX en comparación con células parentales (Liu y colaboradores, Cancer Gene Ther., 7:671-675, 2000). Esto demuestra la actividad de la ribozima.
Un ARNm de 12-lipoxigenasa (12-lox) del tipo de plaquetas (Figura 11) se seleccionó como una diana para ensayar si una quimera de ribozima de cabeza de martillo puede actuar para suprimir niveles de ARNm en células de eritroleucemia humana (HEL). Habíamos obtenido los plásmidos in vitro e in vivo, que codificaban la ribozima, del Profesor Tien, Director del Nationa Key Lab of Virus Research en donde el inventor Peixuan Guo es el Profesor Consejero y Visitador. La ribozima de cabeza de martillo se introdujo en nuestro ARNp usando esencialmente el método descrito en el Ejemplo 2. Habíamos creado la ribozima quimérica, 12loxRzpRNA, en primer lugar construyendo un molde de ADNds en una reacción de PCR de dos etapas a partir de oligonucleótidos que codifican el promotor de T7 y la 12loxRz introducida en la secuencia de ARNp. Este molde fue subsiguientemente transcrito para dar el 12loxRzpRNA.
Los experimentos para ensayar la actividad del 12loxRzpRNA se llevarán a cabo. Para los experimentos in vitro, la 12loxRz y un fragmento de ARN diana del ARNm de 12-lox (el substrato de ARNm) se producen a partir de oligonucleótidos usando esencialmente el método descrito en el Ejemplo 2. La 12loxRz y el ARN de substrato se transcriben en cada caso a partir de su propio conjunto de dos oligonucleótidos de ADN hibridados. Uno de ellos codifica el promotor de la polimerasa T7 en sentido negativo y la secuencia del substrato o la secuencia de 12loxRz. El otro oligonucleótido codifica la secuencia del promotor de T7 en sentido positivo. El substrato de ARN es marcado radiológicamente usando una fosfatasa de intestino de ternero (CIP) y luego una polinucleótido cinasa (PNK) con [\gamma^{32}P]-ATP.
La eficiencia de disociación de dos ribozimas con y sin el resto de ARNp será evaluada tanto in vitro como con células (cultivo de células). Para el estudio in vitro, nosotros compararemos la estabilidad de la resistencia de ribozimas al pH, a la concentración de iones, a la RNasa y al material lisado celular. Éstos son factores que afectan a la estabilidad de la ribozima y a la función en la célula.
Las células HEL que expresan la 12-lox serán usadas para los experimentos en cultivo de células. Una secuencia casete de expresión vacía o el 12loxRzpRNA en una secuencia casete de expresión que codifica el promotor de ARNt^{val}, la quimera de 12loxRzpRNA, y la secuencia terminadora de la polimerasa III de eucariotas (residuos de 5 T) serán suministradas por transfección usando una electroporación. La expresión de la quimera de 12loxRzpRNA y del ARNm de 12-lox en las células será detectada por una transferencia Northern blot. Las células HEL no transfectadas serán usadas como un testigo. La actividad de la enzima 12-LOX será evaluada mediante la determinación de si hay una reducción en la producción de 12-HETE en células HEL.
Para los experimentos tanto in vitro como de cultivo de células, se usarán una 12loxRz mutante y un testigo de quimera de 12loxRzpRNA mutante como un segundo testigo. La 12loxRz mutante tiene reemplazado por otra base uno de sus nucleótidos en su dominio del núcleo catalítico conservado, haciendo que la ribozima sea incapaz de disociar al ARN de substrato. El uso de las ribozimas mutantes no catalíticas como un segundo testigo está diseñado para revelar si la ribozima natural es capaz de inhibir la traducción por unión al substrato de ARN (es decir, un efecto antisentido), en vez de disociarlo.
Texto de significados del listado de secuencias
1
nombre del organismo: Bacteriófago phi29/PZA
2
ARNp permutado circularmente procedente del bacteriófago phi29
3
quimera de ARN que contiene el ARNp de phi29 y una ribozima de cabeza de martillo
4
substrato de U7snRNA
5
ribozima anti-12-Lox
6
ARN de substrato
7
quimera de ARNp
8
bucle enlazador
9
substrato de U7
10
ribozima de cabeza de martillo
11
nombre del organismo: Bacteriófago SF5'
12
nombre del organismo: Bacteriófago B103
13
(no usado)
14
nombre del organismo: Bacteriófago M2/NF
15
nombre del organismo: Bacteriófago GA1
16
aptpRNA
17
pRzApRNA
<110> GUO, Peixuan
\hskip1cm
HOEPRICH, Stephen M
\hskip1cm
SHU, Dan
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<120> QUIMERA DE ARNp
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> P-00042.P1.us
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<140> Sin asignar
\vskip0.400000\baselineskip
<141> 23-08-2001
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<150> US 60/227.393
\vskip0.400000\baselineskip
<151> 23-08-2000
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<170> PatentIn versión 3.1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 120
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Bacteriófago phi29/PZA
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 121
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<223> ARNp permutado circularmente procedente del bacteriófago phi29
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
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6
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 167
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Quimera de ARNp que contiene el ARNp de phi29 y una ribozima de cabeza de martillo
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
\vskip1.000000\baselineskip
7
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 24
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Substrato de U7snRNA
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 4
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
guguuacagc ucuuuuagaa uuug
\hfill
24
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 5
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<211> 46
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<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<223> Ribozima anti-12-Lox
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
acgcgguugu accugaugag uccgugagga cgaaacccgg agaaga
\hfill
46
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
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<211> 25
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<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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<223> ARN de substrato
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
ucuucuccgg gucguacaac cgcgu
\hfill
25
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 7
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<211> 77
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<212> ARN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Quimera de ARNp
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> característica diversa
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (7)..(11)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cualquier nucleótido
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> característica diversa
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (26)..(26)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> región espaciadora
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> característica diversa
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<222> (51)..(54)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> cualquier nucleótido
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 7
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100
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 8
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 17
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> bucle enlazador
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 8
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
taatacgact cactata
\hfill
17
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 9
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 94
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Secuencia artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Substrato de U7
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<400> 9
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8
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<210> 10
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<211> 47
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<212> ARN
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<213> Ribozima de cabeza de martillo
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<400> 10
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\hskip-.1em\dddseqskip
ggcaaauucu aaaacugaug aguccgugag gacgaaagcu guaacac
\hfill
47
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<210> 11
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<211> 116
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<212> ARN
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<213> Bacteriófago SF5'
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<400> 11
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9
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<210> 12
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<211> 121
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<212> ARN
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<213> Bacteriófago B103
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 12
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10
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<210> 13
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<211> 0
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<212> ARN
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<213> (no usado)
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<400> 13
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\hskip0.5cm
000
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<210> 14
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<211> 120
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<212> ARN
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<213> Bacteriófago M2/NF
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<400> 14
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11
\newpage
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<210> 15
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<211> 115
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<212> ARN
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<213> Bacteriófago GA1
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 15
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12
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 16
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 124
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<223> aptpRNA
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 16
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13
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 17
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<211> 188
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<212> ARN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> pRzApRNA
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 17
\vskip1.000000\baselineskip
14

Claims (25)

1. Una quimera de ARNp que comprende:
(a)
una región de ARNp; y
(b)
una región espaciadora que comprende un ARN biológicamente activo, estando la región espaciadora enlazada covalentemente en sus extremos 5' y 3' con la región de ARNp;
en donde la región de ARNp comprende:
(i)
en la dirección de 5' a 3', comenzando en el enlace covalente del ARNp con el extremo 3' de la región espaciadora,
un primer bucle (22);
un segundo bucle (24); y
una estructura de bucle y tronco inferior que comprende un pandeo (25), una primera sección de tronco (26) y un tercer bucle (27);
(ii)
una segunda sección de tronco (20) interpuesta entre la región espaciadora y la estructura de bucle y tronco;
(iii)
una tercera sección de tronco (21) interpuesta entre la estructura de bucle y tronco y el primer bucle (22);
(iv)
una cuarta sección de tronco (23) interpuesta entre el primer bucle (22) y el segundo bucle (24); y
(v)
una abertura que define los extremos 5' y 3' de la quimera de ARNp.
2. La quimera de ARNp de la reivindicación 1, en la que la región de ARNp comprende un ARNp permutado circularmente de un bacteriófago seleccionado entre el grupo que consiste en los bacteriófagos \phi29, SF5', B103, PZA, M2, NF y GA1.
3. La quimera de ARNp de la reivindicación 1 ó 2, en la que el ARN biológicamente activo se selecciona entre el grupo que consiste en una ribozima y un ARN antisentido.
4. La quimera de ARNp de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la región espaciadora comprende un ARN biológicamente activo que comprende una ribozima y unas primeras y segundas sartas de nucleótidos interpuestas entre la ribozima y la región de ARNp.
5. Una molécula de ADN que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una quimera de ARNp de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Un método in vitro para producir una quimera de ARNp, que comprende transcribir el ADN de la reivindicación 5 para proporcionar la quimera de ARNp.
7. Un método para producir una quimera de ARNp, que comprende transcribir el ADN de la reivindicación 5 en una célula que no es animal para proporcionar la quimera de ARNp.
8. El método de la reivindicación 6 ó 7, en el que la transcripción se realiza en una célula presente en un cultivo de células o en una célula explantada de un organismo.
9. El método de la reivindicación 7, en el que la transcripción se realiza en una célula presente en un organismo.
10. El método de la reivindicación 8, en el que la transcripción se realiza in vitro, y el método comprende además usar una reacción en cadena de la polimerasa en un molde de ADN para generar el ADN que codifica la quimera de ARNp.
11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, que comprende además generar el ADN que codifica la quimera de ARNp clonando el ADN en un plásmido y replicando el plásmido.
12. Un método para determinar si una molécula de ARN interactúa con una molécula de ensayo, comprendiendo el método:
proporcionar una quimera de ARNp de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una región de ARNp que flanquea a una región espaciadora que comprende la molécula de ARN;
inmovilizar a la quimera de ARNp sobre un substrato;
poner en contacto la quimera de ARNp inmovilizada con una molécula de ensayo; y
detectar si la molécula de ensayo interactúa con la molécula de ARN.
13. Un método in vitro para suministrar un ARN biológicamente activo a una célula, que comprende introducir en la célula una quimera de ARNp de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
14. Un método para suministrar un ARN biológicamente activo a una célula que no es animal, que comprende introducir en la célula una quimera de ARNp de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
15. El método de la reivindicación 14, en el que la célula está presente en un organismo.
16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que la introducción de la quimera de ARNp en la célula comprende:
transfectar la célula con una molécula de ADN que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica operativamente la quimera de ARNp y
causar una transcripción de la molécula de ADN en la célula para proporcionar el ARN biológicamente activo.
17. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en el que la quimera de ARNp es transfectada directamente dentro de la célula.
18. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13, 14, 16 y 17, en el que la célula está presente en un cultivo de células, o es explantada a partir de un organismo.
19. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en el que la célula es una célula vegetal, o de las reivindicaciones 13 ó 16 a 18, en el que la célula es una célula animal.
20. La quimera de ARNp de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para su uso en la terapia o para su uso en el suministro de un ARN biológicamente activo a una célula.
21. La molécula de ADN de la reivindicación 5, para su uso en la terapia o para su uso en la producción de una quimera de ARNp como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
22. Uso de la quimera de ARNp de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la producción de un medicamento para el tratamiento de un cáncer o de una infección con patógenos.
23. Uso de una molécula de ADN de la reivindicación 5, en la producción de un medicamento para el tratamiento de un cáncer o de una infección con patógenos.
24. Una composición farmacéutica que comprende la quimera de ARNp de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para el suministro de un ARN biológicamente activo a una célula.
25. Una composición farmacéutica que comprende la molécula de ADN de la reivindicación 5, para su uso en la producción de una quimera de ARNp como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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