PNA-kwas peptydonukleinowy zsyntetyzowali 15 lat temu duńscy naukowcy, poszukując leków, które blokowałyby lub wzmacniały
ekspresję konkretnego genu czyli produkcję białka w nim zakodowanego, po to by zahamować w organiźmie produkcję chorobotwórczych białek.
Dalsze badania nad tym związkiem, naukowców pracujących nad sztucznymi formami życia - nad nowymi protokomórkami, wykazały, że cząsteczki podobne do PNA mogły służyć jako materiał genetyczny w procesie powstawania życia na Ziemi.Obecnie, próbując stworzyć nowe formy życia, konstruują oni modele złożone z kombinacji róznych związków chemicznych i PNA, a to dzięki szczególnym właściwościom cząsteczki PNA.Otóż ma ona zdolność do przenoszenia informacji.Prostą i stabilną budowę w odróżnieniu od DNA i RNA oraz potrafi replikowac się.
Trwają również badania nad wykorzystaniem PNA: w leczeniu niedokrwistości wrodzonej, w genach decydujących o transformacji nowotworowej oraz w blokowaniu ekspresji kluczowych genów w komórkach bakteryjnych.
Warto przyjrzeć się bliżej tej cząsteczce i jej możliwościom .
Szkielet kwasu peptydonukleinowego tworzy proste związki połączone w łańcuch mocnymi wiązaniami peptydowymi.Szkielet ten jest neutralny i znacznie stabilniejszy od DNA.PNA zawiera również zasady kwasu nukleinowego: adeninę (A), cytozynę (C), guaninę (G) i tyminę (T).Dzięki łatwości wiązania się z DNA i RNA za pomocą komplementarnych wiązań Watsona-Cricka (A-T, G-C) oraz wiązań Hoogsteena, umożliwiających przyłączanie do wiązań A-T dodatkowej zasady T z wodorem oraz do wiązań G-C zasady C z wodorem, PNA może tworzyć struktury zdolne do wielu pozytywnych oddziaływań w komórce.Jest nią m.in.inwazyjny tripleks z udziałem dwóch nici PNA i jednej helisy DNA, który powstaje w wyniku wypchania helisy DNA przez dwuniciowy PNA, wówczas tworzy się potrójna nić o strukturze tripleksu z nicią do niej komplementarną.
Ponadto ta własciwość cząsteczki PNA największą rolę odgrywa w procesie ekspresji genu.
W pierwszym etapie ekspresji genu zwanym transkrypcją polimeraza RNA przepisuje zakodowaną w genie informację na cząsteczkę informacyjnego RNA.PNA moze ten proces zahamować wiażąc się z odcinkiem DNA, który to następnie będzie podlegał transkrypcji.PNA ma więc tez mozliwość aktywowania transkrypcji przez inwazyjny tripleks w wyniku udostępnienia fragmentu pojedynczej nici DNA enzymom inicjującym.
W drugim etapie ekspresji genu - translacji rybosomy przekładają sekwencję informacyjnego RNA na sekwencje aminokwasów tworzących pózniej białko.PNA może również zahamować ten proces na tym etapie, wiążąc się z informacyjnym RNA.