Peptide nucleic acids and their role in gene regulation and editing.
PNA delivery
PNA modifications
gene editing
gene regulation
peptide nucleic acids
Journal
Biopolymers
ISSN: 1097-0282
Titre abrégé: Biopolymers
Pays: United States
ID NLM: 0372525
Informations de publication
Date de publication:
Dec 2021
Dec 2021
Historique:
revised:
27
05
2021
received:
11
04
2021
accepted:
01
06
2021
pubmed:
16
6
2021
medline:
14
1
2022
entrez:
15
6
2021
Statut:
ppublish
Résumé
The unique properties of peptide nucleic acid (PNA) makes it a desirable candidate to be used in therapeutic and biotechnological interventions. It has been broadly utilized for numerous applications, with a major focus in regulation of gene expression, and more recently in gene editing. While the classic PNA design has mainly been employed to date, chemical modifications of the PNA backbone and nucleobases provide an avenue to advance the technology further. This review aims to discuss the recent developments in PNA based gene manipulation techniques and the use of novel chemical modifications to improve the current state of PNA mediated gene targeting.
Substances chimiques
Peptide Nucleic Acids
0
Types de publication
Journal Article
Review
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e23460Informations de copyright
© 2021 Wiley Periodicals LLC.
Références
P. Nielsen, M. Egholm, R. Berg, O. Buchardt, Science 1991, 254, 1497.
A. Das, B. Pradhan, Chem. Biol. Drug Des. 2021, 97, 865.
M. Egholm, O. Buchardt, L. Christensen, C. Behrens, S. M. Freier, D. A. Driver, R. H. Berg, S. K. Kim, B. Norden, P. E. Nielsen, Nature 1993, 365, 566.
A. F. Faruqi, H. J. Datta, D. Carroll, M. M. Seidman, P. M. Glazer, Mol. Cell. Biol. 2000, 20, 990.
P. E. Nielsen, M. Egholm, O. Buchardt, J. Mol. Recognit. 1994, 7, 165.
N. J. Peffer, J. C. Hanvey, J. E. Bisi, S. A. Thomson, C. F. Hassman, S. A. Noble, L. E. Babiss, Proc. Natl. Acad. Sci. 1993, 90, 10648.
Y. Zhou, E. Kierzek, Z. P. Loo, M. Antonio, Y. H. Yau, Y. W. Chuah, S. Geifman-Shochat, R. Kierzek, G. Chen, Nucleic Acids Res. 2013, 41, 6664.
F. A. Rogers, K. M. Vasquez, M. Egholm, P. M. Glazer, Proc. Natl. Acad. Sci. 2002, 99, 16695.
A. S. Ricciardi, R. Bahal, J. S. Farrelly, E. Quijano, A. H. Bianchi, V. L. Luks, R. Putman, F. López-Giráldez, S. Coşkun, E. Song, Y. Liu, W.-C. Hsieh, D. H. Ly, D. H. Stitelman, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, Nat. Commun. 2018, 9, 2481.
A. F. Faruqi, M. M. Seidman, D. J. Segal, D. Carroll, P. M. Glazer, Mol. Cell. Biol. 1996, 16, 6820.
Y. Kohwi, Y. Panchenko, Genes Dev. 1993, 7, 1766.
J. Y. Chin, P. M. Glazer, Mol. Carcinog. 2009, 48, 389.
E. H. Postel, S. J. Flint, D. J. Kessler, M. E. Hogan, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 1991, 88, 8227.
P. A. Havre, P. M. Glazer, J. Virol. 1993, 67, 7324.
P. P. Chan, M. Lin, A. F. Faruqi, J. Powell, M. M. Seidman, P. M. Glazer, J. Biol. Chem. 1999, 274, 11541.
H. J. Datta, P. P. Chan, K. M. Vasquez, R. C. Gupta, P. M. Glazer, J. Biol. Chem. 2001, 276, 18018.
G. Wang, M. M. Seidman, P. M. Glazer, Science 1996, 271, 802.
M. Kaushik Tiwari, N. Adaku, N. Peart, F. A. Rogers, Nucleic Acids Res. 2016, 44, 7742.
G. Wang, D. D. Levy, M. M. Seidman, P. M. Glazer, Mol. Cell. Biol. 1995, 15, 1759.
M. Egholm, L. Christensen, K. L. Deuholm, O. Buchardt, J. Coull, P. E. Nielsen, Nucleic Acids Res. 1995, 23, 217.
E. B. Schleifman, R. Bindra, J. Leif, J. del Campo, F. A. Rogers, P. Uchil, O. Kutsch, L. D. Shultz, P. Kumar, D. L. Greiner, P. M. Glazer, Chem. Biol. 2011, 18, 1189.
F. Nik-Ahd, C. Bertoni, Stem Cells 2014, 32, 1817.
P. Lonkar, K. H. Kim, J. Y. Kuan, J. Y. Chin, F. A. Rogers, M. P. Knauert, R. Kole, P. E. Nielsen, P. M. Glazer, Nucleic Acids Res. 2009, 37, 3635.
J. Y. Chin, J. Y. Kuan, P. S. Lonkar, D. S. Krause, M. M. Seidman, K. R. Peterson, P. E. Nielsen, R. Kole, P. M. Glazer, Proc. Natl. Acad. Sci. 2008, 105, 13514.
N. A. McNeer, K. Anandalingam, R. J. Fields, C. Caputo, S. Kopic, A. Gupta, E. Quijano, L. Polikoff, Y. Kong, R. Bahal, J. P. Geibel, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, M. E. Egan, Nat. Commun. 2015, 6, 6952.
R. Bahal, N. Ali McNeer, E. Quijano, Y. Liu, P. Sulkowski, A. Turchick, Y.-C. Lu, D. C. Bhunia, A. Manna, D. L. Greiner, M. A. Brehm, C. J. Cheng, F. López-Giráldez, A. Ricciardi, J. Beloor, D. S. Krause, P. Kumar, P. G. Gallagher, D. T. Braddock, W. Mark Saltzman, D. H. Ly, P. M. Glazer, Nat. Commun. 2016, 7, 13304.
P. Muangkaew, T. Vilaivan, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2020, 30, 127064.
C. J. Cheng, R. Bahal, I. A. Babar, Z. Pincus, F. Barrera, C. Liu, A. Svoronos, D. T. Braddock, P. M. Glazer, D. M. Engelman, W. M. Saltzman, F. J. Slack, Nature 2015, 518, 107.
E. Brognara, E. Fabbri, G. Montagner, J. Gasparello, A. Manicardi, R. Corradini, N. Bianchi, A. Finotti, G. Breveglieri, M. Borgatti, I. Lampronti, R. Milani, M. C. Dechecchi, G. Cabrini, R. Gambari, Int. J. Oncol. 2016, 48, 1029.
R. Milani, E. Brognara, E. Fabbri, A. Manicardi, R. Corradini, A. Finotti, J. Gasparello, M. Borgatti, L. C. Cosenza, I. Lampronti, M. C. Dechecchi, G. Cabrini, R. Gambari, Int. J. Oncol. 2019, 55, 59.
A. Gupta, E. Quijano, Y. Liu, R. Bahal, S. E. Scanlon, E. Song, W. C. Hsieh, D. E. Braddock, D. H. Ly, W. M. Saltzman, P. M. Glazer, Mol. Ther. Nucleic Acids 2017, 9, 111.
T. Soudah, S. Khawaled, R. I. Aqeilan, E. Yavin, ACS Omega 2019, 4, 13954.
J. Gasparello, L. Gambari, C. Papi, A. Rozzi, A. Manicardi, R. Corradini, R. Gambari, A. Finotti, Nucleic Acid Ther. 2020, 30, 164.
S. Malik, J. Lim, F. J. Slack, D. T. Braddock, R. Bahal, J. Controlled Release 2020, 327, 406.
E. Fabbri, A. Tamanini, T. Jakova, J. Gasparello, A. Manicardi, R. Corradini, G. Sabbioni, A. Finotti, M. Borgatti, I. Lampronti, S. Munari, M. C. Dechecchi, G. Cabrini, R. Gambari, Molecules 2017, 23, 71.
E. Fabbri, A. Tamanini, T. Jakova, J. Gasparello, A. Manicardi, R. Corradini, A. Finotti, M. Borgatti, I. Lampronti, S. Munari, M. C. Dechecchi, G. Cabrini, R. Gambari, Eur. J. Med. Chem. 2021, 209, 112876.
A. Tamanini, E. Fabbri, T. Jakova, J. Gasparello, A. Manicardi, R. Corradini, A. Finotti, M. Borgatti, I. Lampronti, S. Munari, M. C. Dechecchi, G. Cabrini, R. Gambari, Biomedicines 2021, 9, 117.
F. Zarrilli, F. Amato, C. M. Morgillo, B. Pinto, G. Santarpia, N. Borbone, S. D'Errico, B. Catalanotti, G. Piccialli, G. Castaldo, G. Oliviero, Molecules 2017, 22, 1144.
S. Sultan, A. Rozzi, J. Gasparello, A. Manicardi, R. Corradini, C. Papi, A. Finotti, I. Lampronti, E. Reali, G. Cabrini, R. Gambari, M. Borgatti, Molecules 2020, 25, 1677.
T. D. Canady, C. A. Telmer, S. N. Oyaghire, B. A. Armitage, M. P. Bruchez, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10268.
T. Endoh, D. Hnedzko, E. Rozners, N. Sugimoto, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2016, 55, 899.
S. N. Oyaghire, C. J. Cherubim, C. A. Telmer, J. A. Martinez, M. P. Bruchez, B. A. Armitage, Biochemistry 2016, 55, 1977.
A. P. Falanga, V. Cerullo, M. Marzano, S. Feola, G. Oliviero, G. Piccialli, N. Borbone, Bioconjugate Chem. 2019, 30, 572.
A. A. L. Ong, J. Tan, M. Bhadra, C. Dezanet, K. M. Patil, M. S. Chong, R. Kierzek, J. L. Decout, X. Roca, G. Chen, Molecules 2019, 24, 3020.
A. R. Kaplan, H. Pham, Y. Liu, S. Oyaghire, R. Bahal, D. M. Engelman, P. M. Glazer, Mol. Cancer Res. 2020, 18, 873.
Y. Altrichter, O. Seitz, Bioconjugate Chem. 2020, 31, 1928.
Z. Yu, P. Hu, Y. Xu, Q. Bao, D. Ni, C. Wei, J. Shi, Small 2020, 16, e1907233.
Z. Lu, B. R. Paolella, N. L. Truex, A. R. Loftis, X. Liao, A. E. Rabideau, M. S. Brown, J. Busanovich, R. Beroukhim, B. L. Pentelute, ACS Chem. Biol. 2020, 15, 1358.
Y. Aiba, G. Urbina, M. Shibata, O. Shoji, Appl. Sci. 2020, 10, 8663.
B. Sahu, I. Sacui, S. Rapireddy, K. J. Zanotti, R. Bahal, B. A. Armitage, D. H. Ly, J. Org. Chem. 2011, 76, 5614.
N. G. Economos, S. Oyaghire, E. Quijano, A. S. Ricciardi, W. M. Saltzman, P. M. Glazer, Molecules 2020, 25, 735.
C. Sharma, S. K. Awasthi, Chem. Biol. Drug Des. 2017, 89, 16.
M. Moccia, M. F. Adamo, M. Saviano, Artif DNA PNA XNA 2014, 5, e1107176.
C. S. Swenson, J. M. Heemstra, Chem. Commun. 2020, 56, 1926.
T. Tedeschi, S. Sforza, R. Corradini, R. Marchelli, Tetrahedron Lett. 2005, 46, 8395.
A. Dragulescu-Andrasi, S. Rapireddy, B. M. Frezza, C. Gayathri, R. R. Gil, D. H. Ly, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10258.
P. Zhou, M. Wang, L. Du, G. W. Fisher, A. Waggoner, D. H. Ly, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6878.
G. He, S. Rapireddy, R. Bahal, B. Sahu, D. H. Ly, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12088.
V. Tahtinen, A. Verhassel, J. Tuomela, P. Virta, ChemBioChem 2019, 20, 3041.
P. Bhingardeve, B. R. Madhanagopal, K. N. Ganesh, J. Org. Chem. 2020, 85, 13680.
M. K. Gupta, B. R. Madhanagopal, D. Datta, K. N. Ganesh, Org. Lett. 2020, 22, 5255.
M. K. Gupta, B. R. Madhanagopal, K. N. Ganesh, J. Org. Chem. 2021, 86, 414.
Y. Li, T. Jin, K. Liu, Nucleosides, Nucleotides Nucleic Acids 2001, 20, 1705.
H. Zheng, I. Botos, V. Clausse, H. Nikolayevskiy, E. E. Rastede, M. F. Fouz, S. J. Mazur, D. H. Appella, Nucleic Acids Res. 2021, 49, 713.
I. V. R. R. L. Kutyavin, E. A. Lukhtanov, V. V. Gorn, R. B. Meyer, H. B. Gamper, Biochemistry 1996, 35, 11170.
J. D. O. Lohse, P. E. Nielsen, Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 11804.
M. Komiyama, Y. Aiba, T. Ishizuka, J. Sumaoka, Nat. Protoc. 2008, 3, 646.
J. Saarbach, P. M. Sabale, N. Winssinger, Curr. Opin. Chem. Biol. 2019, 52, 112.
C. Annoni, T. Endoh, D. Hnedzko, E. Rozners, N. Sugimoto, Chem. Commun. 2016, 52, 7935.
V. Kotikam, S. D. Kennedy, J. A. MacKay, E. Rozners, Chemistry 2019, 25, 4367.
D. W. M. Dziyana Hnedzko, Y. A. Karamitas, E. Rozners, RNA 2017, 23, 58.
P. Gupta, T. Zengeya, E. Rozners, Chem. Commun. 2011, 47, 11125.
N. Brodyagin, A. L. Maryniak, I. Kumpina, J. M. Talbott, M. Katkevics, E. Rozners, J. A. MacKay, Chemistry 2021, 27, 4332.
R. Y. Puah, H. Jia, M. Maraswami, D. K. Toh, R. Ero, L. Yang, K. M. Patil, A. A. L. Ong, M. S. Krishna, R. Sun, C. Tong, M. Huang, X. Chen, T. P. Loh, Y. G. Gao, D. X. Liu, G. Chen, Biochemistry 2018, 57, 149.
K. M. Patil, D. K. Toh, Z. Yuan, Z. Meng, Z. Shu, H. Zhang, A. A. L. Ong, M. S. Krishna, L. Lu, Y. Lu, G. Chen, Nucleic Acids Res. 2018, 46, 7506.
A. A. L. Ong, D. K. Toh, K. M. Patil, Z. Meng, Z. Yuan, M. S. Krishna, G. Devi, P. Haruehanroengra, Y. Lu, K. Xia, K. Okamura, J. Sheng, G. Chen, Biochemistry 2019, 58, 1319.
C. Ausin, J. A. Ortega, J. Robles, A. Grandas, E. Pedroso, Org. Lett. 2002, 4, 4073.
S. A. Thadke, J. D. R. Perera, V. M. Hridya, K. Bhatt, A. Y. Shaikh, W. C. Hsieh, M. Chen, C. Gayathri, R. R. Gil, G. S. Rule, A. Mukherjee, C. A. Thornton, D. H. Ly, Biochemistry 2018, 57, 2094.
S. A. Thadke, V. M. Hridya, J. D. R. Perera, R. R. Gil, A. Mukherjee, D. H. Ly, Commun. Chem. 2018, 1, 79.
X. Piao, X. Xia, D. Bong, Biochemistry 2013, 52, 6313.
Y. Zeng, Y. Pratumyot, X. Piao, D. Bong, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 832.
M.J., Gait, Cell Mol Life Sci 2003, 60, 844.
Y. P. S. Wolf, S. Abes, M. Bienert, B. Lebleu, J. Oehlke, Biochemistry 2006, 45, 14944.
J. Hu, D. R. Corey, Biochemistry 2007, 46, 7581.
T. Soudah, M. Mogilevsky, R. Karni, E. Yavin, Bioconjugate Chem. 2017, 28, 3036.
M. Ghavami, T. Shiraishi, P. E. Nielsen, Biomolecules 2019, 9, 554.
I. M. Gabas, P. E. Nielsen, Biomacromolecules 2020, 21, 472.
R.-C. Adochite, A. Moshnikova, J. Golijanin, O. A. Andreev, N. V. Katenka, Y. K. Reshetnyak, Mol. Imaging Biol. 2016, 18, 686.
A. A. Svoronos, R. Bahal, M. C. Pereira, F. N. Barrera, J. C. Deacon, M. Bosenberg, D. DiMaio, P. M. Glazer, D. M. Engelman, Mol. Pharmaceutics 2020, 17, 461.
B. Sahu, V. Chenna, K. L. Lathrop, S. M. Thomas, G. Zon, K. J. Livak, D. H. Ly, J. Org. Chem. 2009, 74, 1509.
D. R. Jain, V. L. Anandi, M. Lahiri, K. N. Ganesh, J. Org. Chem. 2014, 79, 9567.
H. Pansuwan, B. Ditmangklo, C. Vilaivan, B. Jiangchareon, P. Pan-In, S. Wanichwecharungruang, T. Palaga, T. Nuanyai, C. Suparpprom, T. Vilaivan, Bioconjugate Chem. 2017, 28, 2284.
C. Avitabile, L. Moggio, G. Malgieri, D. Capasso, S. Di Gaetano, M. Saviano, C. Pedone, A. Romanelli, PLoS One 2012, 7, e35774.
F. W. Rasmussen, N. Bendifallah, V. Zachar, T. Shiraishi, T. Fink, P. Ebbesen, P. E. Nielsen, U. Koppelhus, Oligonucleotides 2006, 16, 43.
S. Malik, B. Asmara, Z. Moscato, J. K. Mukker, R. Bahal, Curr. Pharm. Des. 2018, 24, 5164.
M. C. Morris, E. Gros, G. Aldrian-Herrada, M. Choob, J. Archdeacon, F. Heitz, G. Divita, Nucleic Acids Res. 2007, 35, e49.
N. A. McNeer, E. B. Schleifman, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, J. Controlled Release 2011, 155, 312.
A. Tahmasbi Rad, S. Malik, L. Yang, T. K. Oberoi-Khanuja, M. P. Nieh, R. Bahal, Nanoscale 2019, 11, 12517.
A. Schoubben, M. Ricci, S. Giovagnoli, J. Pharm. Investig. 2019, 49, 381.
A. Gupta, R. Bahal, M. Gupta, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, J. Controlled Release 2016, 240, 302.
N. A. McNeer, J. Y. Chin, E. B. Schleifman, R. J. Fields, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, Mol. Ther. 2011, 19, 172.
R. J. Fields, E. Quijano, N. A. McNeer, C. Caputo, R. Bahal, K. Anandalingam, M. E. Egan, P. M. Glazer, W. M. Saltzman, Adv. Healthcare Mater. 2015, 4, 361.
S. Volpi, U. Cancelli, M. Neri, R. Corradini, Pharmaceuticals (Basel) 2020, 14, 14.