Threose nucleic acid (TNA) is an artificial genetic polymer in which the natural five-carbon ribose sugar found in RNA has been replaced by an unnatural four-carbon threose sugar. Invented by Albert Eschenmoser as part of his quest to explore the chemical etiology of RNA, TNA has become an important synthetic genetic polymer (XNA) due to its ability to efficiently base pair with complementary sequences of DNA and RNA. However, unlike DNA and RNA, TNA is completely refractory to nuclease digestion, making it a promising nucleic acid analog for therapeutic and diagnostic applications.
TNA oligonucleotides were first constructed by automated solid-phase synthesis using phosphoramidite chemistry. Methods for chemically synthesized TNA monomers (phosphoramidites and nucleoside triphosphates) have been heavily optimized to support synthetic biology projects aimed at advancing TNA research. More recently, polymerase engineering efforts have identified TNA polymerases that can copy genetic information back and forth between DNA and TNA. TNA replication occurs through a process that mimics RNA replication. In these systems, TNA is reverse transcribed into DNA, the DNA is amplified by the polymerase chain reaction, and then forward transcribed back into TNA.
The availability of TNA polymerases have enabled the in vitro selection of biologically stable TNA aptamers to both small molecule and protein targets. Such experiments demonstrate that the properties of heredity and evolution are not limited to the natural genetic polymers of DNA and RNA. The high biological stability of TNA relative to other nucleic acid systems that are capable of undergoing Darwinian evolution, suggests that TNA is a strong candidate for the development of next-generation therapeutic aptamers.
The mechanism of TNA synthesis by a laboratory evolved TNA polymerase has been studied using X-ray crystallography to capture the five major steps of nucleotide addition.
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Un acide nucléique à thréose, désigné par son sigle ANT (ou TNA, de l'anglais Threose nucleic acid), est un polymère organique synthétique ayant la même conformation que l'ADN et l'ARN, mais qui en diffère par la nature du squelette de ses brins : alors que les acides nucléiques biologiques sont organisés le long d'une chaîne de riboses et de désoxyriboses (respectivement pour l'ARN et l'ADN), l'ANT est organisé le long d'une chaîne de thréoses associés par un lien phosphodiester.
Lhypothèse du monde à ARN (RNA world) est une hypothèse selon laquelle l'acide ribonucléique serait le précurseur de toutes les macromolécules biologiques et particulièrement de l'ADN et des protéines. Cette hypothèse permet une explication de l'apparition des différentes fonctions biologiques dans le cadre de l'étude des origines de la vie. L'hypothèse du monde à acide ribonucléique (ARN) est que l'ARN était la principale — et sans doute la seule — forme de vie avant l'émergence de la première cellule à ADN.
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