Seminarium Zakładu Biofizyki

Syntetyczne analogi kapu stanowią bardzo cenne narzędzia w badaniach procesów komórkowych związanych ze strukturą kapu. Rośnie również zainteresowanie związane z ich potencjalnymi zastosowaniami terapeutycznymi. Wprowadzenie grupy karboksylowej do struktury kapu umożliwia jego łatwą aktywację, co jest szczególnie przydatne jeśli analog kapu chcemy połączyć z cenną makromolekułą, bądź nanocząstką posiadającą, pierwszorzędowe, alifatyczne grupy aminowe. Tak sfunkcjonalizowane analogi kapu mogą być wykorzystane do syntezy odpowiednich koniugatów ze znacznikami fluorescencyjnymi. Ich wykorzystanie mogłoby prowadzić do pogłębienia wiedzy o procesach związanych z ekspresją informacji genetycznej w organizmach eukariotycznych. Z kolei koniugaty z nanocząstkami mogą być wykorzystane do tworzenia magnetycznych złóż powinowactwa pozwalających na odkrywanie oraz oczyszczanie białek wiążących kap. Inne nanomateriały połączone z analogami kapu będą mogły służy do celów diagnostycznych. Planuowana jest również weryfikacja koncepcji użycia tego typu nanomateriałów jako środka transportu do wnętrza komórek dla analogów o potencjalnym znaczeniu terapeutycznym. Praca magisterska ma na celu przeprowadzenie syntez szeregu analogów kapu różniących się pozycją przyłączenia i długością karboksylowego linkera. Linkery przyłączono w pozycje o których wiadomo, że w istotny sposób nie zaburzają specyficznych oddziaływań z poszczególnymi białkami wiążącymi kap, w szczególności do reszty rybozy 7-metyloguanozyny oraz rybozy pierwszego transkrybowanego nukleotydu. Niektóre z analogów dodatkowo zmodyfikowano w mostku 5’,5’-trifosforanowym w celu zapewnienia im pożądanej trwałości oraz odpowiedniej siły oddziaływań z białkami wiążącymi kap w badaniach enzymatycznych i komórkowych. Mają one szczególne znaczenie z punktu widzenia potencjalnych zastosowań terapeutycznych.

Synthetic cap analogues are useful tools for investigation of cap-dependent cellular processes. In recent years the significant increase of interest in its therapeutic applications is observed. Introduction of a carboxyl group into cap-structure enables its simple activation. That is especially useful if it is desired to conjugate cap with expensive macromolecules or nanoparticles containing aliphatic amino-groups. Carboxy-functionalized cap analogues can be exploited for the synthesis of fluorophore-conjugates, which are intended to serve as precursors of versatile tools for studying mRNA metabolism or localization of cap molecules in the cell. Analogues conjugated with magnetic nanoparticles can serve as affinity chromatography resins to purify cap-binding proteins. It is also planed to verify if such biomaterials can be useful for intracellular transport of cap analogues with therapeutic potential. The aim of the master thesis is to synthesise a series of carboxy-functionalized cap analogues varying in the length and position of the linker, especially at the 2’/3’-OH positions of 7-methylguanosine or guanosine as a second transcribed nucleotide. The selection of positions for the linker attachment is based on the finding that their effect on association with particular cap-binding proteins is generally slight. Some of the analogues bear an additional modification in the triphosphate bridge to ensure proper resistance against degradation by specific enzymes and high binding affinity to cap-related proteins. All these properties are especially important for potential therapeutic applications.