قدرت پنهان DNA می‌تواند روش تولید داروها را دگرگون کند

به گزارش گروه ترجمه رکنا به نقل از ساینس دیلی،  پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) راهی تازه برای استفاده از دی‌اُکسی‌ریبونوکلئیک اسید (DNA) کشف کرده‌اند. DNA فراتر از نقش شناخته‌شده خود در انتقال اطلاعات ژنتیکی، می‌تواند به عنوان ابزاری برای تولید کارآمدتر داروها مورد استفاده قرار گیرد. بخش‌های خاصی از DNA که با عنوان گروه‌های فسفات شناخته می‌شوند، همانند «دست‌های کوچکی» عمل می‌کنند که واکنش‌های شیمیایی را هدایت کرده و نسخه آینه‌ای صحیح یک ترکیب را تشکیل می‌دهند.

بسیاری از داروها «کایرال» هستند، به این معنا که در دو شکل آینه‌ای وجود دارند ــ مشابه یک جفت دست ــ که می‌توانند در بدن رفتار متفاوتی از خود نشان دهند. یک شکل ممکن است در درمان بیماری مؤثر باشد، در حالی که شکل دیگر ممکن است بی‌اثر یا حتی مضر باشد. تولید تنها شکل مطلوب، چالشی بزرگ در توسعه دارو محسوب می‌شود، اما روش جدید هدایت‌شده با DNA می‌تواند این فرآیند را ساده‌تر، پاک‌تر و سازگارتر با محیط زیست کند.

در سلول‌های زنده، DNA و پروتئین‌ها به طور طبیعی یکدیگر را جذب می‌کنند، زیرا گروه‌های فسفات موجود در DNA دارای بار منفی هستند، در حالی که بسیاری از اسیدهای آمینه بار مثبت دارند. تیم NUS به سرپرستی دانشیار «ژو رو-یی» از دانشکده شیمی، بررسی کرد آیا این نوع جذب می‌تواند در کنترل واکنش‌های شیمیایی در آزمایشگاه نیز مؤثر باشد یا خیر. هدف آنان این بود که ببینند آیا DNA می‌تواند مولکول‌ها را وادار کند تا به شیوه‌ای خاص و قابل پیش‌بینی واکنش دهند.

نقش گروه‌های فسفات DNA در هدایت واکنش‌های شیمیایی

پژوهشگران دریافتند که برخی از گروه‌های فسفات در DNA می‌توانند مولکول‌های دارای بار مثبت را در طول واکنش شیمیایی جذب کرده و به آن‌ها کمک کنند تا به درستی در کنار یکدیگر قرار گیرند ــ درست مانند آهن‌ربایی که مهره فلزی را به سمت خود می‌کشد. این فرآیند که «یون‌جفتی» نام دارد، موجب می‌شود مولکول‌های در حال واکنش در فاصله‌ای نزدیک و در جهت مناسب باقی بمانند تا تنها محصول آینه‌ای مطلوب تولید شود. این تیم نشان داد که این اثر هدایتگر در چندین واکنش شیمیایی مختلف قابل اجرا است.

برای تعیین دقیق اینکه کدام گروه‌های فسفات در این توانایی نقش دارند، تیم تحقیقاتی رویکرد آزمایشی جدیدی به نام «اسکن PS» ایجاد کرد. آنان به‌صورت نظام‌مند، هر یک از محل‌های فسفات موجود در DNA را با جایگزین‌های تقریباً مشابه تعویض کرده و آزمایش‌ها را تکرار نمودند. زمانی که تعویض یک فسفات باعث کاهش انتخاب‌پذیری واکنش می‌شد، مشخص می‌گردید که آن محل در فرآیند هدایت نقش حیاتی دارد. برای تأیید یافته‌ها، پژوهشگران با پروفسور «ژانگ شینگ‌لونگ» از دانشگاه چینی هنگ‌کنگ همکاری کردند تا با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای نتایج تجربی را تأیید کنند.

DNA به عنوان ابزاری در شیمی سبز

دانشیار ژو توضیح داد: «طبیعت هرگز از فسفات‌های DNA به عنوان کاتالیزور استفاده نمی‌کند، اما ما نشان داده‌ایم که اگر به‌درستی طراحی شوند، می‌توانند مانند آنزیم‌های مصنوعی عمل کنند.»

وی افزود که این کشف می‌تواند فرآیند تولید مواد شیمیایی، به‌ویژه در تولید داروهای پیچیده و ارزشمند، را هم پایدارتر و هم کارآمدتر سازد.

تیم تحقیقاتی قصد دارد بررسی‌های خود را برای استفاده از فسفات‌های DNA در طراحی و تولید ترکیبات کایرال (آینه‌ای) برای توسعه داروهای نسل آینده ادامه دهد.

منبع: دانشگاه ملی سنگاپور