Molecular Engineering of PNA Using Modified Uracil Derivatives and Porphyrins

Abstract

PNAs (peptide nucleic acids) are among the most powerful tools in molecular biology and biotechnology, also for their versatility to be changed by chemical modifications. In the first part of thesis we describe the design and synthesis of uracil dimers, accurately designed to reinforce binding ability of uracil. Symmetric dimers were found to be biologically active, showing antiproliferative effect and erytroid differentiation inducing activities. Dissymmetric dimers were incorporated into PNA oligomers and tested toward complementary and mismatched DNA. In both case we found a cooperativity between the two uracil moieties In the second part we explored the use of porphyrins as spectroscopic sensor for structure assessment. Preliminary result showed a strong influence of porphyrins on PNA duplex conformation, giving rise to unexplored PNA conformations.

PNAs (acidi peptido nucleici) sono tra i più potenti strumenti utilizzati in biologia molecolare e in applicazioni biotecnologiche grazie anche alla possibilità di modificarne chimicamente la struttura. Nella prima parte della tesi è stata realizzata la sintesi di dimeri di uracile, progettati per aumentare le capacità di riconoscimento dell’adenina. Dimeri simmetrici hanno mostrato delle proprietà biologiche interessanti quali attività antiproliferativa e proprietà di differenziamento cellulare tipo eritroide. Alcuni dimeri dissimetrici sono stati incorporati come basi modificate in oligomeri di PNA di cui è stata valutata affinità e selettività nei confronti di DNA complementare fullmatch and mismatch. Sia per quanto riguarda i dimeri simmetrici che per le basi modificate è stata osservata una cooperatività tra le due unità di uracile. Nella seconda parte sono state utilizzate delle tetrapyrydyl porpfirine come gruppi reporter dell’elicità supramolecolare. Risultati preliminari hanno mostrato una forte influenza delle porfirine sulla conformazione del PNA:PNA parallelo dando origine a conformazioni non ancora conosciute.