핵산 유사체

핵산 유사체 (核酸類似體, Nucleic acid analogue, NNA)는 자연적으로 발생하는 DNA나 RNA의 구조와 유사하지만, 당, 염기, 또는 인산 골격에 화학적 변형이 가해진 분자를 말한다. 이러한 변형은 핵산 유사체의 결합 특성, 안정성, 또는 세포 내 흡수율을 향상시키기 위해 이루어진다. 핵산 유사체는 다양한 분야에서 활용되는데, 특히 항바이러스제, 항암제, 그리고 유전자 치료 분야에서 중요한 역할을 한다.

구조 및 종류

핵산 유사체는 크게 세 가지 부분, 즉 당 골격, 염기, 그리고 인산 골격 중 하나 이상이 변형될 수 있다.

• 당 골격 변형: 리보스 또는 디옥시리보스 당의 2' 위치에 변형을 가하는 것이 일반적이다. 예를 들어, 2'-O-메틸 RNA, 2'-플루오로 RNA, LNA (Locked Nucleic Acid) 등이 있다. LNA는 리보스 고리의 2' 및 4' 탄소를 연결하는 다리(bridge)를 가지고 있어 RNA와의 결합 친화도를 크게 향상시킨다.

• 염기 변형: 자연적인 염기(아데닌, 구아닌, 시토신, 티민, 우라실)의 구조를 변형시키거나, 비자연적인 염기를 도입할 수 있다. 이러한 변형은 DNA 또는 RNA와의 결합 특이성을 변경하거나, 세포 내 효소에 의한 분해를 막는 데 사용될 수 있다.

• 인산 골격 변형: 인산기의 산소 원자를 다른 원자(예: 황)로 치환하거나, 인산기를 다른 화학 그룹으로 대체할 수 있다. 예를 들어, 포스포로티오에이트(phosphorothioate)는 인산기의 산소 원자 중 하나를 황으로 치환한 것으로, 핵산 분해 효소에 대한 저항성을 높인다. PNA (Peptide Nucleic Acid)는 인산-당 골격 대신 펩타이드 골격을 사용하는 핵산 유사체이다.

활용 분야

• 항바이러스제: 아시클로버, 지도부딘과 같은 핵산 유사체는 바이러스의 복제를 억제하는 데 사용된다. 이들은 바이러스의 DNA 또는 RNA 중합 효소를 억제하여 바이러스의 증식을 막는다.

• 항암제: 겜시타빈, 시타라빈과 같은 핵산 유사체는 암세포의 DNA 복제를 방해하여 암세포의 성장을 억제한다.

• 유전자 치료: 안티센스 올리고뉴클레오타이드, siRNA (small interfering RNA)와 같은 핵산 유사체는 특정 유전자의 발현을 억제하는 데 사용된다. 이들은 mRNA와 결합하여 단백질 합성을 막거나, mRNA를 분해하여 유전자 발현을 억제한다.

장점 및 단점

핵산 유사체는 자연적인 핵산에 비해 안정성이 높고, 세포 내 흡수율이 높으며, 특정 표적과의 결합 친화도가 높은 경우가 많다. 그러나, 일부 핵산 유사체는 독성을 나타낼 수 있으며, 제조 비용이 비싸다는 단점도 있다.