Turun yliopistossa on kehitetty uudenlaisia nukleiinihappojen runkorakenteita, joihin dna-emäs tai sen analogi voidaan liittää palautuvasti.

Tutkija Mark Afarin väitöstyössään rakentamaa menetelmää voidaan hyödyntää esimerkiksi pistemutaatioiden tunnistuksessa.

Sopivasti muokatussa dna:ssa tai rna:ssa oleva reaktiivinen aukkopaikka voidaan täyttää ja taas vapauttaa pH:ta säätämällä.

Palautuvaksi emäksen täytöksi kutsuttu tekniikka mahdollistaa erilaisten muokattujen rakenteiden testaamisen ilman, että koko dna- tai rna-juostetta tarvitsee valmistaa alusta asti.

”Toisaalta täyttämällä kaksoiskierteisen dna:n tai rna:n aukko siihen sopivalla luonnollisen emäksen johdoksella voidaan saada tietoa siitä, mikä emäs on aukon kohdalla vastinnauhassa”, Afari kertoo.

Dynaamista kemiaa

Afarin tutkimuksessa käytettiin dynaamista yhdistelmällistä kemiaa, joka perustuu palautuviin kemiallisiin reaktioihin yhteensopivien molekyylien välillä termodynaamisessa tasapainossa.

Tässä järjestelmässä vakaimmat ja edullisimmat tuotteet syntyvät luonnollisesti ja rikastuvat tuoteseoksessa.

Afari syntetisoi syntetisoi sarjan muokattuja oligonukleotideja, joiden aukkopaikka täyttyi reaktiossa aldehydien kanssa ja muodosti joko N-metoksi-1,3-oksatsinaani- tai N-metoksi-1,3-oksatsolidiinirenkaan.

Vetysidokset kuin tarranauha

Dna:ssa emäsparien muodostumista ohjaavat pääasiassa vetysidokset sekä emästen pinoutuminen. Emäkset (A, T, C ja G) ovat litteitä ja pinoutuvat siististi päällekkäin dna:n kiertyneessä tikapuurakenteessa.

Vetysidokset mahdollistavat sen, että yhden dna-juosteen emäkset kiinnittyvät sopiviin emäksiin juosteen vastapuolella.

Sidokset toimivat kuin tarranauha. Ne ovat tarpeeksi vahvoja pitämään dna-juosteet yhdessä, mutta sallivat myös niiden avautumisen, kun dna:ta tarvitsee kopioida tai lukea.

Pistemutaatio voi johtaa vaikeaan sairauteen

Pistemutaatioissa yksittäinen dna-emäs vaihtuu toiseen. Ihmisen solut keräävät päivittäin miljardeja tällaisia muutoksia. Monet mutaatiot ovat harmittomia, mutta jotkut voivat saada solun käyttäytymään poikkeavasti.

Haitalliset mutaatiot voivat häiritä proteiinien toimintaa tai laukaista esimerkiksi sirppisoluanemian, progerian, Huntingtonin taudin tai syövän.

M.Sc. Mark Afarin väitöskirjan Reversible base filling of oligonucleotide through formation of N-methoxy-1,3-Oxazinane and N-methoxy-1,3-oxazolidine nucleosides tarkastetaan 15. elokuuta 2025.