LNA (Nukleinsäure)

LNA (englisch locked nucleic acid, deutsch verbrückte Nukleinsäure oder geschlossene Nukleinsäure)^[1] ist eine Xenonukleinsäure und besteht aus modifizierten Nukleotiden. Die Ribose-Einheit der RNA-Bausteine ist in der LNA mit einer zusätzlichen Brücke zwischen dem 2'-Sauerstoff und 4'-Kohlenstoff verknüpft.
Hierdurch wird die Ribose in der 3'-endo- (Nord-)Konformation fixiert und ist strukturell unflexibler als das unmodifizierte Analogon. Dies erhöht signifikant die Hybridisierungseigenschaften (Schmelzpunkt) sowie die Affinität zur Basenstapelung.^[2]

LNAs wurden erstmals unabhängig von Takeshi Imanishi et al.^[3] und Jesper Wengel et al.^[4] synthetisiert.

Das dänische Biotech-Unternehmen Exiqon A/S hat sich im Jahre 1997 die Exklusivrechte an der LNA-Technologie gesichert.^[5] Mit der Übernahme von Exiquon A/S durch Qiagen im Jahr 2020 gelangte die Technologie ins Portfolio der QIAGEN-Gruppe.

Im Gegensatz zu LNA steht UNA (englisch unlocked nucleic acid, deutsch unverbrückte Nukleinsäure).^[6][7]

Die therapeutische Verwendung von LNA-basierten Oligonukleotiden ist ein aufstrebendes Gebiet in der Biotechnologie.^[8] Die modifizierten Bausteine können wie gewöhnliche Nukleoside in der Festphasensynthese eingesetzt werden.
Einige der Vorteile der LNA-Technologie:

• Ideal für den Nachweis von kurzen RNA- und DNA-Targets
• Erhöhen die thermische Stabilität
• Vollständige Resistenz gegen Exo- und Endonukleasen (folglich hohe Stabilität in vivo und in-vitro-Anwendungen)^[9]
• Erhöhte Zielspezifität. Allel-spezifische PCR unter Verwendung von LNA ermöglicht das Design kürzerer Primer, ohne die Bindungsspezifität zu beeinträchtigen.^[10]
• Kompatibilität mit standardisierten Enzym-Prozessen

1. ↑ Deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 20 2013 012 242 U1: Zusammensetzungen für die durch RNA gesteuerte Modifikation einer Ziel-DNA und für die durch RNA gesteuerte Modulation der Transkription (2. Februar 2016), Seite 34 im PDF (abgerufen am 8. Juli 2024)
2. ↑ A. Arora, J. Wengel: Thermodynamic, Counterion, and Hydration Effects for the Incorporation of Locked Nucleic Acid Nucleotides into DNA Duplexes. in: Biochemistry. 2006, 45 (23), S. 7447–7455; doi:10.1021/bi060307w.
3. ↑ Y. Hari, T. Imanishi: Synthesis of 2′-O,4′-C-methyleneuridine and -cytidine. Novel bicyclic nucleosides having a fixed C3'-endo sugar puckering. in: Tetrahedron Letters. 1997, 38 (50), S. 8735–8738; doi:10.1016/S0040-4039(97)10322-7.
4. ↑ A. Alexei, J. Wengel: LNA (Locked Nucleic Acids): Synthesis of the adenine, cytosine, guanine, 5-methylcytosine, thymine and uracil bicyclonucleoside monomers, oligomerisation, and unprecedented nucleic acid recognition. in: Tetrahedron Letters. 1998, 54 (14), S. 3607–3630; doi:10.1016/S0040-4020(98)00094-5.
5. ↑ Homepage von Exiqon (Memento vom 3. Januar 2011 im Internet Archive)
6. ↑ Niels Langkjær, Anna Pasternak, Jesper Wengel: UNA (unlocked nucleic acid): A flexible RNA mimic that allows engineering of nucleic acid duplex stability. In: Bioorganic & Medicinal Chemistry. Band 17, Nr. 15, 2009, S. 5420–5425, doi:10.1016/j.bmc.2009.06.045.
7. ↑ M. A. Campbell, J. Wengel: Locked vs. unlocked nucleic acids (LNA vs. UNA): contrasting structures work towards common therapeutic goals. In: Chemical Society reviews. Band 40, Nr. 12, Dezember 2011, S. 5680–5689, doi:10.1039/c1cs15048k, PMID 21556437 (Review).
8. ↑ Petersen M, Wengel J: LNA: a versatile tool for therapeutics and genomics. In: Trends Biotechnol. 21. Jahrgang, Nr. 2, Februar 2003, S. 74–81, doi:10.1016/S0167-7799(02)00038-0, PMID 12573856 (elsevier.com). 
9. ↑ M. Frieden, H. F. Hansen, T. Koch: Nucleosides, Nucleotides and Nucleic Acids. 2003, 22, S. 1041–1043.
10. ↑ Bonetta L: Prime time for real-time PCR. In: Nat. Methods. 2. Jahrgang, Nr. 4, 2005, S. 305–312, doi:10.1038/nmeth0405-305.