xna-nucleic-acid | WIA Tools

Apa ini?

🎯 Tips Simulator

📚 Glosarium

Xenonucleic Acid (XNA)

Analog asam nukleat sintetik apa pun dengan tulang punggung non-alami yang mempertahankan kemampuan berpasangan basa dengan DNA, RNA, atau XNA lainnya dan menyimpan informasi genetik.

TNA

Asam Nukleat Threose - XNA berdasarkan gula treosa empat karbon. Lebih sederhana dari DNA/RNA dan merupakan kandidat sistem genetik prebiotik.

HNA

Asam Nukleat Hexitol -- XNA berdasarkan cincin gula hexitol enam karbon, membentuk heliks bentuk-A dengan stabilitas nuklease yang baik.

FANA

Asam 2'-Fluoro-Arabinonukleat -- XNA dengan atom fluor pada posisi 2' gula arabinosa, sangat baik untuk katalisis XNAzyme dan pembungkaman gen.

LNA

Asam Nukleat Terkunci -- XNA dengan jembatan metilen mengunci ribosa dalam konformasi C3'-endo, memberikan afinitas pengikatan yang ditingkatkan secara dramatis (+2-8 derajat Celcius per pasangan basa).

PNA

Asam Nukleat Peptida -- XNA dengan tulang punggung peptida netral, bukan gula-fosfat, sepenuhnya tahan terhadap nuklease dan protease.

Morpholino

Tipe XNA dengan tulang punggung cincin morfolin dan hubungan fosforodiamidat, digunakan dalam obat pengalih sambungan yang disetujui FDA untuk distrofi otot Duchenne.

Nuclease

Enzim yang mendegradasi asam nukleat dengan memutus ikatan fosfodiester. Resistensi XNA terhadap nuklease merupakan keuntungan utama untuk aplikasi terapeutik.

Watson-Crick Base Pairing

Ikatan hidrogen spesifik antara nukleobase komplementer (AT/U dan G-C) yang menyatukan dua untai heliks ganda.

Oligonucleotide Therapeutic

Obat berdasarkan rangkaian asam nukleat sintetik pendek (biasanya 15-30 nukleotida) yang memodulasi ekspresi gen melalui mekanisme seperti pengikatan antisense, RNAi, atau aptamer.

Antisense Oligonucleotide (ASO)

Asam nukleat beruntai tunggal yang berikatan dengan mRNA komplementer untuk memblokir translasi atau memicu degradasi, sehingga membungkam gen tertentu.

XNAzyme

Molekul XNA katalitik yang mampu membelah substrat RNA, analog dengan ribozim alami tetapi dengan peningkatan stabilitas karena tulang punggung non-alami.

Aptamer

Molekul asam nukleat yang terlipat menjadi bentuk 3D tertentu untuk mengikat molekul target dengan afinitas tinggi, berfungsi seperti antibodi. Aptamers XNA memiliki stabilitas yang unggul.

Polymerase

Enzim yang mensintesis untaian asam nukleat dari cetakan. Polimerase yang direkayasa diperlukan untuk mereplikasi XNA, karena polimerase alami tidak dapat memproses tulang punggung non-alami.

Nuclease Resistance

Kemampuan asam nukleat untuk melawan degradasi oleh enzim nuklease, merupakan sifat penting untuk asam nukleat terapeutik yang harus bertahan di dalam tubuh.

Splice Switching

Mekanisme terapeutik di mana oligonukleotida berikatan dengan lokasi penyambungan pra-mRNA untuk mengubah pola penyambungan mRNA, sehingga memulihkan produksi protein fungsional pada penyakit genetik.

Phosphorothioate

Modifikasi kimia di mana satu oksigen dalam tulang punggung fosfodiester diganti dengan belerang, sehingga menimbulkan resistensi nuklease dan modifikasi yang paling banyak digunakan dalam obat oligonukleotida antisense.

siRNA

RNA pengganggu kecil, kelas molekul RNA beruntai ganda (20-25 nukleotida) yang membungkam ekspresi gen melalui jalur interferensi RNA. Patisiran (Onpattro) adalah obat siRNA pertama yang disetujui FDA.

Gene Silencing

Proses mengurangi atau menghilangkan ekspresi gen tertentu, dicapai melalui oligonukleotida antisense, siRNA, atau XNAzim yang menargetkan rangkaian mRNA komplementer.

Orthogonal Genetic System

Sistem genetik sintetik yang beroperasi secara independen dari DNA/RNA alami, menggunakan XNA dan enzim rekayasa. Sistem ortogonal memungkinkan biocontainment dan fungsi biologis baru tanpa mengganggu genetika inang.

SELEX

Evolusi Ligan Sistematis dengan Pengayaan Eksponensial, teknik laboratorium untuk mengembangkan molekul aptamers dan XNA dengan sifat pengikatan atau katalitik tertentu melalui putaran seleksi dan amplifikasi yang berulang.

Nucleotide

Bahan penyusun dasar asam nukleat, terdiri dari basa nitrogen, gula (atau analog gula di XNA), dan gugus fosfat (atau analog). Nukleotida XNA berbeda dari nukleotida alami dalam komponen gulanya.

Backbone

Rantai gula-fosfat berulang yang membentuk kerangka struktural asam nukleat. XNA didefinisikan dengan memiliki tulang punggung alternatif (non-alami) dengan tetap mempertahankan kemampuan pemasangan basa.

Oligonucleotide

Polimer asam nukleat pendek, biasanya memiliki panjang 15-50 nukleotida, digunakan dalam terapi, diagnostik, dan penelitian. Kebanyakan obat oligonukleotida mengandung modifikasi kimia untuk stabilitas.

RNase H

Enzim seluler yang mendegradasi untai RNA dari dupleks RNA-DNA. Oligonukleotida antisense yang membentuk dupleks dengan target mRNA dapat merekrut RNase H untuk membelah dan membungkam gen target.

Melting Temperature (Tm)

Suhu di mana 50% dupleks asam nukleat terdisosiasi menjadi untaian tunggal. Tm yang lebih tinggi menunjukkan ikatan pasangan basa yang lebih kuat. Modifikasi LNA meningkatkan Tm sebesar 2-8 derajat Celcius per nukleotida.

Miravirsen

Terapi berbasis LNA pertama yang memasuki uji klinis, menargetkan microRNA-122 untuk pengobatan hepatitis C. Ini menunjukkan kelayakan klinis modifikasi asam nukleat terkunci dalam desain obat antisense.

Nusinersen (Spinraza)

Obat oligonukleotida antisense yang disetujui FDA untuk atrofi otot tulang belakang yang menggunakan modifikasi 2'-O-metoksietil. Ini mengoreksi penyambungan pra-mRNA SMN2 untuk menghasilkan protein SMN fungsional, sehingga mengubah hasil pasien.

🏆 Tokoh Utama

Philipp Holliger (2012)

Memimpin penelitian inovatif di Laboratorium Biologi Molekuler MRC yang menunjukkan bahwa enam jenis XNA berbeda dapat menyimpan informasi genetik, direplikasi oleh rekayasa polimerase, dan menjalani evolusi Darwin, yang diterbitkan di Science pada tahun 2012.

Albert Eschenmoser (1990s-2000s)

Melakukan studi sistematis di ETH Zurich yang mengeksplorasi tulang punggung gula alternatif untuk asam nukleat, termasuk sintesis dan karakterisasi TNA (asam nukleat treosa), yang memberikan dasar kimia untuk bidang XNA.

Peter Nielsen (1991)

Menemukan Asam Nukleat Peptida (PNA) di Universitas Kopenhagen pada tahun 1991, menciptakan analog asam nukleat pertama dengan tulang punggung non-fosfat yang sepenuhnya non-gula, menunjukkan bahwa pengenalan genetik tidak memerlukan tulang punggung alami.

Jesper Wengel (1998)

Mengembangkan Locked Nucleic Acid (LNA) di University of Southern Denmark, menciptakan nukleotida yang dimodifikasi dengan afinitas pengikatan yang ditingkatkan secara dramatis yang telah menjadi salah satu modifikasi yang paling banyak digunakan dalam terapi oligonukleotida.

Stanley Crooke (1989-present)

Mendirikan Ionis Pharmaceuticals dan memelopori terapi oligonukleotida antisense, mengembangkan beberapa obat yang disetujui FDA termasuk nusinersen (Spinraza) untuk atrofi otot tulang belakang, menunjukkan potensi klinis dari asam nukleat yang dimodifikasi.

John Chaput (2010s-present)

Memajukan pengembangan TNA polimerase dan mendemonstrasikan evolusi aptamer TNA di Universitas California, Irvine, memperluas kegunaan praktis asam nukleat treosa untuk aplikasi bioteknologi.

Vitor Pinheiro (2012)

Peneliti kunci di laboratorium Holliger yang merekayasa polimerase yang mampu mensintesis dan menyalin balik beberapa tipe XNA, memungkinkan demonstrasi penting dari hereditas dan evolusi XNA.

🎓 Sumber Belajar

Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Makalah penting Science (2012) menunjukkan bahwa enam tipe XNA berbeda dapat menyimpan informasi genetik dan menjalani evolusi Darwin, sehingga secara mendasar memperluas pemahaman kita tentang kebutuhan molekuler bagi kehidupan.
Catalysts from Synthetic Genetic Polymers
Makalah Nature (2015) menunjukkan bahwa XNAzim yang terbuat dari FANA, HNA, dan jenis XNA lainnya dapat mengkatalisis reaksi pembelahan RNA, menunjukkan bahwa katalisis tidak terbatas pada biopolimer alami.
Oligonucleotide Therapeutics: From Discovery to Clinical Development
Tinjauan komprehensif tentang lanskap terapi oligonukleotida yang mencakup 25+ obat yang disetujui FDA, mekanisme kerjanya, modifikasi kimianya, dan strategi pemberiannya.
Nucleic Acids Chemistry: Modifications and Conjugates for Biomedicine and Nanotechnology
Referensi komprehensif tentang modifikasi kimia asam nukleat termasuk jenis XNA, meliputi metode sintesis, sifat struktural, dan aplikasi dalam terapi dan diagnostik.
A World Beyond DNA: The Rise of XNA Biology
Kumpulan artikel ulasan dan perspektif tentang bidang biologi XNA yang sedang berkembang, mencakup sistem genetika alternatif, evolusi XNA, dan implikasinya terhadap pemahaman asal usul dan keanekaragaman kehidupan.
Antisense Drug Technology: Principles, Strategies, and Applications
Referensi definitif tentang terapi oligonukleotida antisense oleh pendiri Ionis Pharmaceuticals, yang mencakup kimia, farmakologi, dan pengembangan klinis obat asam nukleat yang dimodifikasi.
XNA: Life Beyond DNA - Philipp Holliger
Ceramah Philipp Holliger menjelaskan bagaimana timnya merekayasa polimerase untuk mereplikasi XNA dan menunjukkan bahwa polimer genetik alternatif dapat berevolusi, sehingga menantang definisi kita tentang kebutuhan kimiawi kehidupan.
Oligonucleotide Therapeutics: The RNA Revolution
Tinjauan pendidikan tentang bagaimana asam nukleat yang dimodifikasi digunakan sebagai obat, mulai dari oligonukleotida antisense hingga terapi siRNA, mencakup 25+ obat yang disetujui FDA dan dampaknya terhadap pasien.
What is PNA? Peptide Nucleic Acids Explained
Video pengantar yang menjelaskan struktur, sifat, dan aplikasi Asam Nukleat Peptida, salah satu jenis XNA terpenting untuk diagnostik dan terapi antisense.
LNA - Locked Nucleic Acids in Diagnostics and Therapeutics
Tinjauan tentang bagaimana Asam Nukleat Terkunci meningkatkan afinitas dan spesifisitas pengikatan probe diagnostik dan oligonukleotida terapeutik, dengan contoh aplikasi klinis.
Spinraza: How an Oligonucleotide Drug Saves Lives
Kisah nusinersen (Spinraza), obat oligonukleotida antisense yang mengubah pengobatan atrofi otot tulang belakang, menunjukkan potensi penyelamatan jiwa dari terapi asam nukleat yang dimodifikasi.

💬 Pesan untuk Pelajar

{'encouragement': "You are exploring a frontier where chemistry meets biology meets medicine. XNA shows us that life's genetic code is not limited to DNA and RNA -- there are whole new alphabets waiting to be discovered. Your curiosity about these alternative genetic systems puts you at the cutting edge of science.", 'reminder': 'Over 25 FDA-approved drugs already use modified nucleic acid chemistry, treating diseases from spinal muscular atrophy to hereditary blindness. The XNA science you are learning about here is not theoretical -- it is saving lives right now and will save many more in the coming decades.', 'action': 'Start by selecting TNA in the simulator and building a short sequence. Compare its properties with natural DNA. Then explore FANA and try the XNAzyme lab to see how artificial enzymes can target cancer mutations. Each XNA type has unique strengths -- discover what makes each one special.', 'dream': 'We dream of a world where XNA-based medicines are affordable and accessible to patients everywhere, where genetic diseases that devastate communities in the developing world are treated with precision therapies, and where every student can explore the molecular diversity of life.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the future of medicine is written in alternative genetic codes, and that understanding these codes should be a right, not a privilege. Through free, interactive simulators in 206 languages, we are bringing the XNA revolution to every learner on the planet.'}

Mulai

Gratis, tanpa daftar

Mulai →