Prof. Jacek Jemielity, dr hab. Joanna Kowalska i Olga Perzanowska z Uniwersytetu Warszawskiego są współautorami artykułu o nowej metodzie syntezy nukleotydów. Praca ukazała się na łamach „Nature Chemistry”.

Międzynarodowy zespół badaczy, w skład którego wchodzą dr hab. Joanna Kowalska i Olga Perzanowska z Wydziału Fizyki UW oraz prof. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii (CeNT) UW, opracował i zobrazował użyteczność metody stereokontrolowanej syntezy tiofosforanowych nukleotydów. Ma ona bardzo duże znaczenie z punktu widzenia dostępności czystych stereochemicznie modyfikowanych nukleotydów i ich wykorzystania w rozwijaniu nowych terapii.

Nukleotydy

Nukleotydy to związki chemiczne o niezwykle istotnym znaczeniu dla funkcjonowania organizmów żywych. Jest to swego rodzaju komórkowa „waluta” dostarczająca energii dla procesów komórkowych. Pełnią one funkcję kofaktorów enzymatycznych, aktywujących nasze biokatalizatory. Biorą też udział w sygnalizacji wewnątrzkomórkowej i międzykomórkowej, są składnikami kwasów nukleinowych oraz substratami do ich syntezy. Dzięki tym ważnym funkcjom biologicznym nukleotydy mają również olbrzymi potencjał w kontekście rozwijania nowych terapii.

– Mamy do czynienia z licznymi enzymami zdolnymi do niszczenia nukleotydów, dlatego – aby w pełni wykorzystać ich potencjał – wprowadza się do nich pewne modyfikacje zmieniające ich właściwości, w szczególności poprawiające trwałość w układach biologicznych – wyjaśnia prof. Jacek Jemielity i dodaje: – Jedną z najpopularniejszych modyfikacji stosowanych w tym kontekście jest ta tiofosforanowa, w której jeden z atomów tlenu w grupie fosforanowej zostaje zastąpiony atomem siarki.

Taka zmiana prowadzi do powstania nowego centrum stereogenicznego na atomie fosforu, a to oznacza, że możliwe jest rozmieszczenie podstawników w przestrzeni wokół atomu fosforu na dwa różne sposoby, co prowadzi do dwóch różnych związków, zwanych stereoizomerami. Aby badać je i stosować dalej w kontekście terapeutycznym, muszą one być rozdzielone na czyste stereoizomery, co jest procesem często bardzo trudnym, a czasem wręcz niemożliwym.

Zespół z UW

Termin „stereokontrolowana” oznacza, że dzięki tej metodzie możliwe jest otrzymanie tylko jednego z dwóch dopuszczalnych stereoizomerów nukleotydu. Jej użyteczność przedstawiono na wielu przykładach ważnych biologicznie nukleotydów.

– Wśród otrzymanych nukleotydów ważnym przykładem były nowe tzw. analogi końca 5’ mRNA, tzw. kapu, czyli reagenty wykorzystywane do produkcji terapeutycznego mRNA – mówi dr hab. Joanna Kowalska.

Struktura kapu jest niezwykle istotna dla biologicznych funkcji i terapeutycznych zastosowań informacyjnego RNA. Za zbadanie właściwości tych nowych związków był odpowiedzialny zespół z UW. Inne tiofosforanowe analogi kapu opracowane przez polski zespół są stosowane m.in. w badaniach klinicznych nad przeciwnowotworowymi szczepionkami opartymi na technologii mRNA.

W badaniach, których wyniki zaprezentowano na łamach „Nature Chemistry” brali udział naukowcy z Polski, Niemiec i USA.