[go: up one dir, main page]

RU2737285C1 - Dna-aptamers to human dna eta polymerase - Google Patents

Dna-aptamers to human dna eta polymerase Download PDF

Info

Publication number
RU2737285C1
RU2737285C1 RU2020100477A RU2020100477A RU2737285C1 RU 2737285 C1 RU2737285 C1 RU 2737285C1 RU 2020100477 A RU2020100477 A RU 2020100477A RU 2020100477 A RU2020100477 A RU 2020100477A RU 2737285 C1 RU2737285 C1 RU 2737285C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
aptamers
pol eta
eta
human
Prior art date
Application number
RU2020100477A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алена Владимировна Макарова
Ксения Александровна Бондаренко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт молекулярной генетики Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ИМГ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт молекулярной генетики Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ИМГ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт молекулярной генетики Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт"-ИМГ)
Priority to RU2020100477A priority Critical patent/RU2737285C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2737285C1 publication Critical patent/RU2737285C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, specifically to DNA-aptamers to this human (Pol eta) DNA polymerase and to a method for using DNA-aptamers to inhibit Pol eta activity. Aptamers are nucleic acids which show high affinity for the target substance and inhibitors of activity of biological molecules.EFFECT: invention allows to inhibit polymerase activity Pol eta, which is achieved by interaction of DNA-aptamers with Pol eta molecule.1 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к молекулярной биологии и медицине, а конкретно, к ДНК-полимеразе Pol eta человека и способу применения ДНК-аптамеров для ингибирования активности Pol eta. ДНК-аптамеры настоящего изобретения могут иметь биологическое и терапевтическое применение. ДНК-аптамеры могут быть использованы в качестве ингибитора Pol eta человека, средства связывания и детекции Pol eta в научных исследованиях, а также ингибирования активности в клетках человека с целью повышения эффективности препаратов химиотерапии.The present invention relates to molecular biology and medicine, and more specifically to human Pol eta DNA polymerase and a method of using DNA aptamers to inhibit Pol eta activity. The DNA aptamers of the present invention can have biological and therapeutic uses. DNA aptamers can be used as an inhibitor of human Pol eta, a means of binding and detecting Pol eta in scientific research, as well as inhibiting activity in human cells in order to increase the effectiveness of chemotherapy drugs.

Действие большинства химиотерапевтических препаратов основано на блокировании репликации быстро делящихся опухолевых клеток с помощью повреждения ДНК. Механизмы удаления повреждений ДНК в ходе репарации и механизмы, обеспечивающие толерантность клеток к повреждениям ДНК, снижают терапевтический эффект химиотерапии. К механизмам толерантности к повреждениям ДНК относится транслезионный синтез (или «синтез через поврежденные участки»). У человека насчитывается не менее десятка транслезионных ДНКП, каждая из которых специализируется на репликации определенных типов повреждений ДНК.Most chemotherapy drugs work by blocking the replication of rapidly dividing tumor cells through DNA damage. Mechanisms for removing DNA damage during repair and mechanisms that provide cells with tolerance to DNA damage reduce the therapeutic effect of chemotherapy. The mechanisms of DNA damage tolerance include translational synthesis (or “synthesis through damaged areas”). In humans, there are at least a dozen translational DNAPs, each of which specializes in replicating certain types of DNA damage.

В последние годы началась разработка ингибиторов транслезионных ДНК-полимераз человека. К настоящему моменту получены ингибиторы на основе низкомолекулярных соединений для Pol eta [Zafar MK. et al. Biochemistry 2018, 57:1262-1273] и Rev1 [Sail V. et al, ACS Chem Biol 2017, 12:1903-1912]. Созданы ингибиторы на основе рибозимов и РНК-аптамеров к Revl [Dumstorf С.А. et al, Mol. Cancer Res. 2009, 7:247-254], ДНК-полимеразе бета [Gening L.. et al, Nucleic Acids Res 2006, 34:2579-2586] и ДНК-полимеразе йота [Lakhin A.V. et al, Nucleic Acid Ther. 2012, 22:49-57].In recent years, the development of inhibitors of human translational DNA polymerases has begun. To date, have received inhibitors based on low molecular weight compounds for Pol eta [Zafar MK. et al. Biochemistry 2018, 57: 1262-1273] and Rev1 [Sail V. et al, ACS Chem Biol 2017, 12: 1903-1912]. Created inhibitors based on ribozymes and RNA aptamers to Revl [Dumstorf SA et al, Mol. Cancer Res. 2009, 7: 247-254], DNA polymerase beta [Gening L .. et al, Nucleic Acids Res 2006, 34: 2579-2586] and DNA polymerase iota [Lakhin A.V. et al, Nucleic Acid Ther. 2012, 22: 49-57].

Одной из наиболее перспективных мишеней для разработки эффективных ингибиторов репликации в опухолевых клетках является Pol eta, которая относится к Y-семейству ДНКП. Pol eta эффективно и безошибочно ведет синтез ДНК напротив Т-Т циклобутановых димеров, защищая организм от вредного воздействия УФ-излучения. Мутации Pol eta у человека приводят к развитию варианта пигментной ксеродермы (XP-V фенотип), которая сопровождается чувствительностью клеток кожи к УФ, высокой частотой мутагенеза и рака кожи [Masutani С. et al, EMBO J. 2000, 19:3100-3109]. Pol eta осуществляет эффективный синтез через цисплатиновые GpG аддукты, вызванные распространенными химиотерапевтическими препаратами цисплатином и оксалиплатином [Vaisman A. et al, Biochemistry 2000, 39:4575-4580; Ouzon-Shubeita H. et al, Biochem J. 2019, 476:747-758]. Дефекты активности Pol eta в опухолевых клетках пациентов с XP-V обуславливают высокую чувствительность клеток к цисплатину. Это определяет высокую эффективность химиотерапии для этой группы пациентов и делает цисплатин препаратом выбора [Albertella M.R. et al., 2005, Cancer Res 65: 9799-9806]. Pol eta вызывает цисплати-новую резистентность клеток опухолей яичников [Srivastava А.K. et al, Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2015, 112:4411-4416], легких и мочевого пузыря [Zhang J. et al., Cancer Res. 2019, 79:3714-3724]. Pol eta также повышает устойчивость опухолевых клеток к препаратам цитарабину и гемцитарабину [Chen, Y.W. et al, Mol. Cancer Res. 2006, 4:257-265; Rechkoblit O. et al., Sci. Rep. 2018, 8:12702]. Таким образом, Pol eta является новой мишенью для создания лекарственных средств борьбы с резистентностью к препаратам химиотерапии.One of the most promising targets for the development of effective inhibitors of replication in tumor cells is Pol eta, which belongs to the Y-family of DNAP. Pol eta efficiently and accurately conducts DNA synthesis opposite the T-T cyclobutane dimers, protecting the body from the harmful effects of UV radiation. Mutations Pol eta in humans lead to the development of a variant of pigmented xeroderm (XP-V phenotype), which is accompanied by sensitivity of skin cells to UV, a high frequency of mutagenesis and skin cancer [Masutani C. et al, EMBO J. 2000, 19: 3100-3109] ... Pol eta efficiently synthesizes via cisplatin GpG adducts caused by the common chemotherapeutic drugs cisplatin and oxaliplatin [Vaisman A. et al, Biochemistry 2000, 39: 4575-4580; Ouzon-Shubeita H. et al, Biochem J. 2019, 476: 747-758]. Defects in Pol eta activity in tumor cells of patients with XP-V cause high cell sensitivity to cisplatin. This determines the high efficiency of chemotherapy for this group of patients and makes cisplatin the drug of choice [Albertella M.R. et al., 2005, Cancer Res 65: 9799-9806]. Pol eta causes cisplatin-new resistance of ovarian tumor cells [Srivastava A.K. et al, Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2015, 112: 4411-4416], lungs and bladder [Zhang J. et al., Cancer Res. 2019, 79: 3714-3724]. Pol eta also increases the resistance of tumor cells to cytarabine and gemcitarabine [Chen, Y.W. et al, Mol. Cancer Res. 2006,4: 257-265; Rechkoblit O. et al. Sci. Rep. 2018, 8: 12702]. Thus, Pol eta is a new target for the development of drugs for combating resistance to chemotherapy drugs.

Одним из новых подходов к разработке ингибиторов ДНК-полимераз является создание аптамеров. В предлагаемом изобретении задача ингибирования Pol eta решается путем применения ДНК-аптамеров. Проведенный патентный поиск не выявил источников информации о применении аптамеров в качестве ингибиторов Pol eta человека.One of the new approaches to the development of DNA polymerase inhibitors is the creation of aptamers. In the present invention, the problem of inhibiting Pol eta is solved by using DNA aptamers. The conducted patent search did not reveal sources of information on the use of aptamers as inhibitors of human Pol eta.

Специфичные взаимодействия между белками и нуклеиновыми кислотами лежат в основе многих клеточных биохимических процессов. Большое комбинаторное разнообразие нуклеиновых кислот и их способность формировать самые разные вторичные и третичные структуры делают возможным направленный поиск последовательностей нуклеиновых кислот, которые обладают способностью взаимодействовать с определенными белками. Такие небольшие олигонуклеотидные молекулы нуклеиновых кислот, образующие прочные комплексы с определенными молекулами-мишенями, были названы аптамерами. Аптамеры к белкам часто связываются в функционально важных участках молекулы и являются ингибиторами активности белков-мишеней. Аптамеры могут содержать одноцепочечные, двухцепочечные или трехцепочечные области.Specific interactions between proteins and nucleic acids underlie many cellular biochemical processes. The large combinatorial variety of nucleic acids and their ability to form a wide variety of secondary and tertiary structures make it possible to target nucleic acid sequences that have the ability to interact with specific proteins. Such small oligonucleotide nucleic acid molecules that form strong complexes with certain target molecules have been called aptamers. Aptamers to proteins often bind in functionally important regions of the molecule and are inhibitors of the activity of target proteins. Aptamers can contain single-stranded, double-stranded, or triple-stranded regions.

Аптамеры получают методом систематической эволюции лигандов экспоненциальным обогащением (SELEX - «Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment))) с помощью селекции из больших библиотек случайных последовательностей (комбинаторные ДНК и РНК-библиотеки), используя их способность специфически связываться с соответствующими иммобилизованными белками-лагандами. В результате нескольких раундов отбора аптамеров к иммобилизованной на аффинной смоле белка-мишени происходит постепенное обогащение библиотеки случайных последовательностей нуклеиновых кислот последовательностями, которые обладают высоким сродством. После идентификации аптамер можно получить или синтезировать по любому известному методу, включая химические методы синтеза и ферментативные методы синтезаAptamers are obtained by the method of systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX - "Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment))) by selection from large libraries of random sequences (combinatorial DNA and RNA libraries), using their ability to specifically bind to the corresponding immobilized lagand proteins ... As a result of several rounds of selection of aptamers for the target protein immobilized on an affinity resin, a gradual enrichment of the library of random nucleic acid sequences with sequences with high affinity occurs. Once identified, the aptamer can be prepared or synthesized by any known method, including chemical synthesis methods and enzymatic synthesis methods.

По своей специфичности и высокой аффинности аптамеры, как правило, не уступают антителам, а по ряду показателей обладают преимуществом перед антителами. Аптамеры обладают низкой иммуногенностью и токсичностью, лучшей способностью проникать через биологические мембраны. Аптамеры, специфически распознающие определенные типы рецепторов, могут проникать через гематоэнцефалический барьер [Monaco I. et al, J. Med. Chem. 2017, 60:4510-4516] и могут служить в качестве средств доставки терапевтических прапаратов. Важным преимуществом является доступность химического или ферментативного синтеза аптамеров в больших количествах и простота химической модификации нуклеиновых кислот.In terms of their specificity and high affinity, aptamers, as a rule, are not inferior to antibodies, and in a number of indicators they have an advantage over antibodies. Aptamers have low immunogenicity and toxicity, better ability to penetrate biological membranes. Aptamers that specifically recognize certain types of receptors can penetrate the blood-brain barrier [Monaco I. et al, J. Med. Chem. 2017, 60: 4510-4516] and can serve as delivery vehicles for therapeutic drugs. An important advantage is the availability of chemical or enzymatic synthesis of aptamers in large quantities and the ease of chemical modification of nucleic acids.

На основе аптамеров разрабатывается новые препараты для лечения разных заболеваний. Некоторые лекарства на основе РНК- и ДНК-аптамеров находятся на стадии клинических испытаний или поступили на фармацевтический рынок. Аптамеры-ингибиторы были получены к некоторым РНК- и ДНК-полимеразам: РНК-полимеразе вируса гриппа [Yuan S. et. al., Antimicrob. Agents Chemother. 2015, 59:4082-4093], РНК-полимеразе энтеровируса везикулярного стоматита [Forrest S. et. al., J. Gen. Virol. 2014, 95:2649-2657], обратной транскриптазе вируса иммунодефицита человека [Shiang Nanoscale 2013, 5:2756-2764], ДНК-полимеразам бета [Gening L. et al, Nucleic Acids Res 2006, 34:2579-2586] и йота [Lakhin A.V. et al, Nucleic Acid Ther. 2012, 22:49-57] человека. Основным механизмом ингибирования биохимической активности РНК-полимераз и ДНК-полимераз аптамерами является их связывание с активным центром фермента и конкуренция аптамеров за связывание с дезоксирибонуклеотидтрифосфатами. Константы диссоциации комплексов аптамеров с белками, как правило, лежат в области нано- и пикомолярных значений.New drugs are being developed on the basis of aptamers for the treatment of various diseases. Some drugs based on RNA and DNA aptamers are in clinical trials or have entered the pharmaceutical market. Aptamers-inhibitors have been obtained to some RNA and DNA polymerases: RNA polymerase of the influenza virus [Yuan S. et. al., Antimicrob. Agents Chemother. 2015, 59: 4082-4093], RNA polymerase of vesicular stomatitis enterovirus [Forrest S. et. al., J. Gen. Virol. 2014, 95: 2649-2657], human immunodeficiency virus reverse transcriptase [Shiang Nanoscale 2013, 5: 2756-2764], DNA polymerases beta [Gening L. et al, Nucleic Acids Res 2006, 34: 2579-2586] and iota [Lakhin AV et al, Nucleic Acid Ther. 2012, 22: 49-57] person. The main mechanism of inhibition of the biochemical activity of RNA polymerases and DNA polymerases by aptamers is their binding to the active site of the enzyme and the competition of aptamers for binding to deoxyribonucleotide triphosphates. The dissociation constants of complexes of aptamers with proteins, as a rule, lie in the range of nano- and picomolar values.

При разработке настоящего изобретения в качестве белка-мишени использовали полноразмерную рекомбинантную Pol eta человека с аффинным GST-тагом, иммобилизованную на смоле с глутатион-сефарозой. Индивидуальные аптамеры были отобраны из комбинаторной одноцепочечной ДНК-библиотеки длиной 75 нуклеотидов, содержащей центральный рандомизированный участок, окруженный участками связывания праймеров (GGGAGCTCAGAATAAACGCTCAA и TTCGACATGAGGCCCGGATC), которые необходимы для амплификации библиотеки при проведении отбора. Одноцепочечную библиотеку ДНК инкубировали с Pol eta и не связавшиеся с белком-мишенью олигонуклеотиды смывали с аффинной смолы (перед связыванием с иммобилизованным ферментом смесь аптамеров предварительно инкубировали с пустым сорбентом, чтобы исключить отбор молекул, взаимодействующих с ним). Связанные с белком-мишенью молекулы ДНК элюировали и амплифицировали в ходе ПЦР. Амплифицированная двухцепочечная ДНК была затем использована для получения обогащенной библиотеки однонитевых олигонуклеотидов. Процедура отбора была проведена 12 раз.When developing the present invention, a full-length recombinant human Pol eta with an affinity GST tag, immobilized on a glutathione-sepharose resin, was used as a target protein. Individual aptamers were selected from a combinatorial single-stranded DNA library of 75 nucleotides in length containing a central randomized region surrounded by primer binding sites (GGGAGCTCAGAATAAACGCTCAA and TTCGACATGAGGCCCGGATC), which are necessary for amplification of the library during selection. A single-stranded DNA library was incubated with Pol eta, and oligonucleotides that did not bind to the target protein were washed off the affinity resin (before binding to the immobilized enzyme, the aptamer mixture was preincubated with an empty sorbent to exclude the selection of molecules interacting with it). Target protein bound DNA molecules were eluted and amplified by PCR. The amplified double stranded DNA was then used to generate an enriched library of single stranded oligonucleotides. The selection procedure was carried out 12 times.

Настоящее изобретение обеспечивают аптамеры, обладающие способностью специфически связываться с Pol eta и ингибировать ДНК-полимеразную активность фермента. "Специфичность связывания" аптамера к его мишени означает, что аптамер связывается со своей мишенью с намного более высокой степенью аффинности, чем когда он связывается с другими, нецелевыми, компонентами в смеси или образце.The present invention provides aptamers having the ability to specifically bind to Pol eta and inhibit the DNA polymerase activity of the enzyme. The “binding specificity” of an aptamer to its target means that the aptamer binds to its target with a much higher degree of affinity than when it binds to other non-target components in the mixture or sample.

ДНК-аптамеры настоящего изобретения содержат центральный район с уникальной нуклеотидной последовательностью и 5'- и 3'-концевые последовательности. Центральная уникальная часть содержит мотив G-квадруплекса, представляющий собой последовательность ДНК с четырмя повторами гуанинов и способную образовывать структуру из четырех цепей, удерживаемую G-G-парными взаимодействиями. Такие структуры отличаются высокой стабильностью в растворе.The DNA aptamers of the present invention contain a central region with a unique nucleotide sequence and 5 'and 3' terminal sequences. The unique central part contains the G-quadruplex motif, which is a DNA sequence with four guanine repeats and is capable of forming a four-strand structure held by G-G pair interactions. Such structures are highly stable in solution.

Длина и состав аптамеров настоящего изобретения не ограничены. Уникальная центральная часть может быть использована как часть большей молекулы ДНК. ДНК-аптамеры могут содержать дополнительные вариативные районы, фланкирующие центральный район, где n представляет собой любое количество нуклеотидов приблизительно от 1 до 10, выбранных из а, с, t, g и не оказывающих неблагоприятного воздействия на свойства аптамера. 5'- и 3'-концевые последовательности могут быть модифицированы. Модификации могут быть направлены на защиту 5'- и 3'-концов от действия экзонуклеаз и включать ненуклеозидные линкеры, инвертированный dT, метиленовую групп между 4' и 2' положениями дезоксирибозы (закрытая ДНК), включать флуоресцентные вещества, радиоактивные изотопы, биотин и пептиды. Изобретение охватывает все модификации и эквиваленты, которые могут быть включены в настоящее изобретение согласно его формуле.The length and composition of the aptamers of the present invention are not limited. The unique core can be used as part of a larger DNA molecule. DNA aptamers may contain additional variable regions flanking the central region, where n is any number of nucleotides from about 1 to about 10, selected from a, c, t, g and not adversely affecting the properties of the aptamer. The 5'- and 3'-terminal sequences can be modified. Modifications can be aimed at protecting the 5 'and 3' ends from the action of exonucleases and include non-nucleoside linkers, inverted dT, methylene groups between the 4 'and 2' positions of deoxyribose (closed DNA), include fluorescent substances, radioactive isotopes, biotin and peptides ... The invention covers all modifications and equivalents that may be included in the present invention according to its claims.

Настоящее изобретение и вариант его реализации иллюстрируется приведенным ниже примером. Доказательством достижимости технического результата в примере служит ингибирование полимеризации ДНК Pol eta in vitro с помощью ДНК-аптамеров.The present invention and its embodiment are illustrated by the following example. The proof of the achievability of the technical result in the example is the inhibition of DNA polymerization of Pol eta in vitro using DNA aptamers.

Пример демонстрирует ингибирование ДНК-полимеразной активности Pol eta (фигура 1). Одноцепочечный ДНК-аптамер или исходную библиотеку в концентрации 3 мкМ отжигали в буфере, содержащем 100 мМ NaCl, 50 мМ KCl, 30 мМ Хепес рН 7,4, 1 мМ ДТТ, нагреванием до 90°С и охлаждением до 24°С в течение 10 мин. Аптамер и контрольную библиотеку в концентрации 300 нМ или 100 нМ инкубировали с Pol eta человека в концентрации 100 нМ и олигонуклеотидным ДНК-субстратом с матричной ДНК длиной 30 нуклеотидов и 5'-32Р-меченым праймером длиной 16 нуклеотидов в концентрации 30 нМ в буфере, содержащем 30 мМ Хепес рН 7,4, 8% глицерин, 10 мМ MgCl2, 1 мМ ДТТ, 100 мкг/мл БСА, при 22°С в течение 5 мин. Добавляли смесь дезоксирибонуклеотидтрифосфатов в концентрации 50 мкМ и инкубировали при 37°С 10 мин. Синтез ДНК останавливали на льду добавлением равного объема смеси формамида с 40 мМ ЭДТА и красителем бромфеноловым синим. 32Р-меченые продукты синтеза ДНК разделяли в денатурирующем 23% полиакриламидном геле и детектировали с помощью радиографии. Сокращение длины синтезируемых молекул ДНК при инкубировании Pol eta с ДНК-аптамерами, но не библиотекой свидетельствует об падении ДНК-полимеразной активности Pol eta. Наибольшей ингибирующей способностью обладали аптамеры Н37 (описывается формулой 1), Н45 (описывается формулой 2) и Н48 (описывается формулой 3).The example demonstrates the inhibition of the DNA polymerase activity of Pol eta (figure 1). Single-stranded DNA aptamer or the original library at a concentration of 3 μM was annealed in a buffer containing 100 mM NaCl, 50 mM KCl, 30 mM Hepes pH 7.4, 1 mM DTT, heating to 90 ° C and cooling to 24 ° C for 10 min. The aptamer and control library at a concentration of 300 nM or 100 nM were incubated with human Pol eta at a concentration of 100 nM and an oligonucleotide DNA substrate with a template DNA 30 nucleotides long and 5'- 32 P-labeled primer 16 nucleotides long at a concentration of 30 nM in buffer, containing 30 mM Hepes pH 7.4, 8% glycerol, 10 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, 100 μg / ml BSA, at 22 ° C for 5 min. A mixture of deoxyribonucleotide triphosphates was added at a concentration of 50 μM and incubated at 37 ° С for 10 min. DNA synthesis was stopped on ice by adding an equal volume of a mixture of formamide with 40 mM EDTA and bromophenol blue dye. The 32 P-labeled products of DNA synthesis were separated on a denaturing 23% polyacrylamide gel and detected by radiography. A decrease in the length of the synthesized DNA molecules upon incubation of Pol eta with DNA aptamers, but not the library, indicates a drop in the DNA polymerase activity of Pol eta. The aptamers H37 (described by formula 1), H45 (described by formula 2), and H48 (described by formula 3) had the highest inhibitory ability.

Приведенные примеры не ограничивают других возможных вариантов реализации настоящего изобретения. Аптамеры настоящего изобретения могут обладать ингибиторной активностью и против молекул Pol eta, полученных из других видов млекопитающих. ДНК-аптамеры могут служить средством для связывания и детекции Pol eta человека. ДНК-аптамер может использоваться для создания аффинного хроматографического сорбента и очистки Pol eta с помощью данного сорбента. ДНК-аптамер может служить реактивом для детекции и оценки количества Pol eta в биологических образцах. Способность аптамера связываться с белком-мишенью с высокой специфичностью и высокой аффинностью может облегчить детекцию белка-мишени в исследуемом образце, позволяя определить отсутствие, присутствие и концентрацию молекул Pol eta. Таким образцом может быть любой материал, полученный от организма, в том числе культуры клеток, клеточные экстракты культур клеток и тканей, срезы тканей. Мечение ДНК-атамеров флуоресцентыми красителями или радиоактивными изотопами позволит повысить чувствительность способа детекции и/или сократить время анализа.The examples given do not limit other possible embodiments of the present invention. The aptamers of the present invention may also have inhibitory activity against Pol eta molecules derived from other mammalian species. DNA aptamers can serve as a means for binding and detecting human Pol eta. The DNA aptamer can be used to create an affinity chromatographic sorbent and to purify Pol eta using this sorbent. The DNA aptamer can serve as a reagent for the detection and estimation of the amount of Pol eta in biological samples. The ability of the aptamer to bind to the target protein with high specificity and high affinity can facilitate the detection of the target protein in the sample under study, allowing the absence, presence, and concentration of Pol eta molecules to be determined. Such a sample can be any material obtained from an organism, including cell cultures, cell extracts of cell and tissue cultures, tissue sections. Labeling of DNA atamers with fluorescent dyes or radioactive isotopes will increase the sensitivity of the detection method and / or reduce the analysis time.

Стабилизированные ДНК-аптамеры со сходной нуклеотидной последовательностью и структурными мотивами центрального района могут быть использованы для ингибирования активности Pol eta в клетках человека с целью повышения эффективности препаратов химиотерапии. Доставка ДНК-аптамера в клетки может быть осуществлена с помощью известных методик трансфекции и доставки нуклеиновых кислот или с помощью слияния с аптамером, который служит средством доставки (химера из двух аптамеров).Stabilized DNA aptamers with a similar nucleotide sequence and structural motifs of the central region can be used to inhibit Pol eta activity in human cells in order to increase the effectiveness of chemotherapy drugs. Delivery of the DNA aptamer into cells can be carried out using known transfection and delivery techniques of nucleic acids or by fusion with an aptamer that serves as a delivery vehicle (chimera of two aptamers).

Фигура 1 показывает ингибирование ДНК-полимеразной активности Pol eta человека ДНК-аптамерами in vitro. К 100 нМ Pol eta добавляли 100 или 300 нМ аптамера (дорожки 4-23) В качестве контролей добавляли исходную библиотеку (N, дорожки 2,3) или не добавляли ни ДНК-аптамеры, ни библиотеку (дорожка 1).Figure 1 shows the in vitro inhibition of human Pol eta DNA polymerase activity by DNA aptamers. To 100 nM Pol eta, 100 or 300 nM aptamer was added (lanes 4-23). The original library (N, lanes 2,3) was added as controls, or neither DNA aptamers nor the library was added (lane 1).

--->--->

Нуклеотидные последовательностиNucleotide Sequences

<110> Institute of Molecular Genetics of Russian Academy of Sciences<110> Institute of Molecular Genetics of Russian Academy of Sciences

<120> DNA aptamers to human DNA polymerase Pol eta<120> DNA aptamers to human DNA polymerase Pol eta

<160> 3<160> 3

<210> 1<210> 1

<211> 72<211> 72

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence <213> Artificial Sequence

<220> <220>

<221> misc_feature<221> misc_feature

<222> 24<222> 24

<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta

<400> 1 <400> 1

gggagctcag aataaacgct caanggggct ggtttggtta ttcggcagtt gnttcgacat 60 gaggcccgga tc 72gggagctcag aataaacgct caanggggct ggtttggtta ttcggcagtt gnttcgacat 60 gaggcccgga tc 72

<210> 2<210> 2

<211> 70<211> 70

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence <213> Artificial Sequence

<220> <220>

<221> misc_feature<221> misc_feature

<222> 24<222> 24

<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta

<400> 1<400> 1

gggagctcag aataaacgct caanagggat aaggggtggg gatagcggan ttcgacatga 60 ggcccggatc 70gggagctcag aataaacgct caanagggat aaggggtggg gatagcggan ttcgacatga 60 ggcccggatc 70

<210> 3<210> 3

<211> 61<211> 61

<212> DNA<212> DNA

<213> Artificial Sequence <213> Artificial Sequence

<220> <220>

<221> misc_feature<221> misc_feature

<222> 24<222> 24

<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta<223> Designed DNA aptamer to human Pol eta

<400> 1<400> 1

gggagctcag aataaacgct caantggagg agggtgggga nttcgacatg aggcccggat 60gggagctcag aataaacgct caantggagg agggtgggga nttcgacatg aggcccggat 60

c 61c 61

<---<---

Claims (11)

ДНК-аптамер, предназначенный для специфического связывания с Pol eta человека и ингибирования его ДНК-полимеразной активности, имеющий нуклеотидную последовательность, выбранную из группы, состоящей из:DNA aptamer, designed for specific binding to human Pol eta and inhibiting its DNA polymerase activity, having a nucleotide sequence selected from the group consisting of: п. 1. ДНК-аптамер формулы 1p. 1. DNA aptamer of formula 1 gggagctcag aataaacgct caanggggct ggtttggtta ttcggcagtt gnttcgacat 60gggagctcag aataaacgct caanggggct ggtttggtta ttcggcagtt gnttcgacat 60 gaggcccgga tc 72gaggcccgga tc 72 п. 2. ДНК-аптамер формулы 2p. 2. DNA aptamer of formula 2 gggagctcag aataaacgct caanagggat aaggggtggg gatagcggan ttcgacatga 60gggagctcag aataaacgct caanagggat aaggggtggg gatagcggan ttcgacatga 60 ggcccggatc 70ggcccggatc 70 п. 3. ДНК-аптамер формулы 3p. 3. DNA aptamer of formula 3 gggagctcag aataaacgct caantggagg agggtgggga nttcgacatg aggcccggat 60gggagctcag aataaacgct caantggagg agggtgggga nttcgacatg aggcccggat 60 с 61from 61 где n представляет собой любое количество нуклеотидов от 1 до 10, выбранных из а, с, t, g, которые могут быть дополнительно введены в аптамер.where n represents any number of nucleotides from 1 to 10 selected from a, c, t, g, which can be additionally introduced into the aptamer.
RU2020100477A 2020-01-13 2020-01-13 Dna-aptamers to human dna eta polymerase RU2737285C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100477A RU2737285C1 (en) 2020-01-13 2020-01-13 Dna-aptamers to human dna eta polymerase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100477A RU2737285C1 (en) 2020-01-13 2020-01-13 Dna-aptamers to human dna eta polymerase

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2737285C1 true RU2737285C1 (en) 2020-11-26

Family

ID=73543656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100477A RU2737285C1 (en) 2020-01-13 2020-01-13 Dna-aptamers to human dna eta polymerase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2737285C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794757C1 (en) * 2022-09-01 2023-04-24 Сергей Витальевич Стовбун Antitumor agent in the form of ultrashort single-stranded polydeoxyribonucleotides

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАХИН А.В., и др. Влияние MN (II) на ошибочную активность ДНК-полимеразы Йота в экстрактах нормальных и опухолевых клеток человека, Молекулярная генетика, Микробиология и вирусология, N1, 2013, с.14-20. Albertella, et al. A role for polymerase η in the cellulartolerance to cisplatin-induced damage, Cancer Res, 2005, 65,9799-9806. ZAFAR, M.K. et al. 2018 A small-molecule inhibitor of human DNA polymerase η potentiates the effects of cisplatin in tumor cells.Biochemistry 57: 1262-1273. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2794757C1 (en) * 2022-09-01 2023-04-24 Сергей Витальевич Стовбун Antitumor agent in the form of ultrashort single-stranded polydeoxyribonucleotides

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU743469B2 (en) Mirror-symmetrical selection and evolution of nucleic acids
US7179894B2 (en) Combinatorial selection of oligonucleotide aptamers
Sano et al. Dna isolated from DNA/anti-DNA antibody immune complexes in systemic lupus erythematosus is rich in guanine-cytosine content.
DE69427705T2 (en) BOR CLUSTER CONTAINING NUCLEOSIDES AND OLIGONUCLEOSIDES
Sentenac et al. Initiation of chains by RNA polymerase and the effects of inhibitors studied by a direct filtration technique
Wahl et al. Properties of two forms of DNA polymerase. delta. from calf thymus
Geiduschek et al. Asymmetric synthesis of RNA in vitro: dependence on DNA continuity and conformation
Kwon et al. In vitro selection of RNA against kanamycin B
JPH06503715A (en) Protein sequence specific oligonucleotide sequences
Godovikova et al. 5-[3-(E)-(4-Azido-2, 3, 5, 6-tetrafluorobenzamido) propenyl-1]-2 ‘-deoxy-uridine-5 ‘-triphosphate Substitutes for Thymidine-5 ‘-triphosphate in the Polymerase Chain Reaction
CN107760686B (en) Aptamer of DKK-1 protein and application thereof
Varshney et al. Identification of an RNA aptamer binding hTERT-derived peptide and inhibiting telomerase activity in MCF7 cells
Aviñó et al. Parallel Clamps and Polypurine Hairpins (PPRH) for Gene Silencing and Triplex‐Affinity Capture: Design, Synthesis, and Use
RU2737285C1 (en) Dna-aptamers to human dna eta polymerase
Dickinson et al. Cell-SELEX: in vitro selection of synthetic small specific ligands
BAILLY et al. DNA recognition by quinoxaline antibiotics: use of base-modified DNA molecules to investigate determinants of sequence-specific binding of triostin A and TANDEM
RU2770691C2 (en) DNA APTAMERS TO HUMAN PrimPol PRIMASE AND DNA POLYMERASE
CN116102450B (en) Small molecule ligand combined with Smurf1 and application thereof
WO2023108090A2 (en) Platform using dna-encoded small molecule libraries and rna selection to design small molecules that target rna
CN110408620B (en) Nucleic acid aptamer, obtaining method thereof, derivative thereof and application thereof
Agrawal et al. Antisense research and application
KR101837855B1 (en) RNA aptamers that inhibit methyltransferase activity of Dengue virus serotype 2
CN106381297B (en) Double-stranded p-siRNA molecule and p-siRNA recombinant plasmid for inhibiting SOX2 gene expression and application thereof
JP6619211B2 (en) Aptamer that binds to nuclear transport receptor KPNA2 protein, and inhibition of function of KPNA2 protein using the same
Webster et al. Identification of amino acid residues at the interface of a bacteriophage T4 regA protein-nucleic acid complex.