Technology for Synthesis of Chemically Diverse RNAs

摘要： 核糖核酸合成和技术已经成为基础和生物医学研究的关键技术，以及基于核糖核酸的核糖核酸开发技术。 传感器、诊断和治疗1-6。目前，所有的RNA都是通过亚磷酰胺固相合成的。 在含有噬菌体编码的核糖核酸聚合酶的溶液中，化学成分为7，8，或通过转录获得。这是细菌的主要结构和多样性。 化学合成的ARNA受到以下两个因素的限制：第一种亚磷酰胺的可用性较高，第二反应的兼容性较差。 化学需要不同的核苷酸修饰，但更重要的化学合成技术的限制因素是RNA。 用一种可以接受的产量来合成几十个核苷酸是不可能的。我们的酶促合成方法可以使蛋白质的合成成为可能。 更长的RNAs12，通过使用专门设计的RNAPs13-18，甚至可以允许将不同的RNA与非规范的RNAs合成。 化学需要增强其功能性，或RNase对19，20的抵抗力，但酶促DNA合成技术的一个主要限制因素是它是最重要的化学物质。 一个核糖核酸片段的组成不是均匀的，而是由第一个核反应片段(即不同的核糖体片段)中不同的非核糖核酸片段的混合比例决定的。 RNA(不能只有不同的(化学)。我们最近发表了一项新的(RNA)合成的原则证明研究报告。 技术--Plor DNA(用于RNA的定位和标记)--它将固相合成和酶促合成技术相结合，从而实现了这一目标。 无限期的长片段RNA的准备工作，其中含有多个特定的基因片段或特定的核苷酸片段，不能被特别地标记为DNA。 21.这项新的技术代表着我们在能力上的一次巨大飞跃，我们能够更好地表征RNA的结构和结构。 机制，用来制备RNA适体或干扰RNA，特别是用衍生化的物质来优化它们的递送、稳定性或稳定性。 在体内的有效性，以及在效率方面也呈现出潜在的优势，它可能会取代目前的药物合成方法。 即使对于传统的核糖核酸(单一核化学)来说，新提出的工作方案也将不会优化这一方案的效率和经济前景。 新的技术，将扩大其用于DNA合成的最新实用技术，包括非规范的核苷酸和化学，以及，总的来说，。 使我们有可能完成常规工作，并在经济上高效地准备一种新的新一代植物马赛克，包括化学上不同的RRNA。 分子具有广泛的应用，从基础研究到生物医学研究，再到临床医学治疗。 1

Summary  RNA synthesis technologies have become critical in basic biomedical research, and in development of RNA‐based  sensors, diagnostics and therapeutics1‐6.  Currently, RNAs are synthesized by either solid‐phase phosphoramidite  chemistry7,8, or by transcription in solution with phage‐encoded RNA polymerases10.  The structural diversity of  chemically synthesized RNAs is limited by the availability of the phosphoramidites and the compatibility of reaction  chemistry with different nucleotide modifications, but the more important limitation of chemical synthesis is that RNAs  longer than a few tens of nucleotides cannot be made with acceptable yields11.  Enzymatic methods allow synthesis of  much longer RNAs12, and by using specially engineered RNAPs13‐18, even allow synthesis of RNAs with non‐canonical  chemistry to enhance functionality or RNAse resistance19,20, but a limitation of enzymatic synthesis is that the chemical  composition of an RNA is homogeneously determined by the mix of NTPs in the reaction (i.e., different segments of one  RNA cannot have different chemistry).  We recently published a proof‐of‐principle study for a new RNA synthesis  technology‐‐PLOR (for positional labeling of RNA)‐‐that combines solid‐phase and enzymatic synthesis to allow  preparation of indefinitely long RNAs in which multiple specific segments or nucleotides can be specifically labeled with  distinct chemistry21.  This technology represents a quantum leap in our ability to characterize RNA structure and  mechanism, to prepare RNA aptamers or interfering RNAs specifically derivatized to optimize their delivery, stability or  effectiveness in vivo, and also presents potential advantages in efficiency that may supersede current synthesis methods  even for conventional (single chemistry) RNAs.  The proposed work will optimize the efficiency and economics of this  novel technology, expand its utility for synthesis of RNAs with non‐canonical nucleotide chemistries, and, in general,  make possible the routine and economically efficient preparation of a new generation of mosaic, chemically diverse RNA  molecules with applications ranging from fundamental biomedical research to clinical therapeutics.  1