Chemia uszkodzeń DNA

Jon hydroksylowy OH stanowi jeden z najgroźniejszych rodników, które zmieniają biocząsteczki, przyczyniając się do uszkodzeń materiału biologicznego i starzenia się organizmów. Ta reaktywność może powodować zmiany czterech nukleotydów: adenozynowego, guanozynowego, tyminowego i cytozynowego. Finansowany przez UE projekt "Formation and roles of the 5',8-cyclo-2'-deoxyguanosine lesion" (CYCLOGUO) został ustanowiony, aby prowadzić badania nad konkretnym typem zmian DNA, zmianami tandemowymi zasad purynowych, 2'-deoksyadenozyny i 2'-deoksyguanozyny.

Uczestnicy projektu prowadzili badania chemiczne nad zmianami 5',8-cyklopurynowymi (5',8-cPus), rozwiązując problemy dotyczące syntezy czterech struktur diastereomerycznych. Aby móc badać strukturalne, czynnościowe i biologiczne właściwości każdej z tych czterech zmian, trzeba mieć do nich dostęp. Włączenie tych zmodyfikowanych analogów fosforoamidynowych do sekwencji oligonukleotydowej może stanowić model zmian zachodzących w niciach DNA. Takie badania biomimetyczne są podstawą dla zrozumienia możliwych konsekwencji in vivo.

W projekcie CYCLOGUO prowadzono syntezę 5',8-cPus i pochodnych fosforoamidynowych 2'-deoksyguanozyny. Opracowano też protokół uzyskiwania zmian 5',8-cyklo-dGuo. Ta nowa metoda została uzupełniona o syntezę fosforoamidynowych pochodnych 5',8-cyklo-dGuo. Zsyntetyzowano też dwie adeninowe pochodne fosforoamidynowe 5',8-cPu i każda zmiana została włączone do nici oligonukleotydowej korzystając z techniki syntezy DNA w fazie stałej.

Ponadto opracowano biomarkery stresu oksydacyjnego DNA w postaci związków 5',8-cPus w celu porównania z obecnie stosowaną 8-okso-7,8-dihydro-2'-deoksyguanozyną. Naukowcy zsyntetyzowali wzbogacone izotopem 15N odpowiedniki czterech pochodnych 5',8-cPus w celu oceny próbek DNA w technice tandemowej spektroskopii mas stabilnego rozcieńczenia izotopowego.

W projekcie CYCLOGUO badano biologię chemiczną uszkodzeń i naprawy DNA. To zagadnienie ma ważne konsekwencje dla medycyny, ponieważ zmiany struktury DNA i wadliwe funkcjonowanie systemów naprawy prowadzą do mutacji i chorób.