Xenonukleinsäure

In der Literatur wird der Begriff Xenonukleinsäuren in engeren Sinn nur für Nukleinsäuren mit verändertem Zucker-Rückgrat verwendet. Weiter gefasst bezeichnet er nahezu alle nichtkanonischen Nukleinsäuresysteme.

Zu den bekannten XNA-Typen zählen unter anderem:

• Hexitolenukleinsäure (HNA)
• Threosenukleinsäure (TNA)
• 2′-Fluorarabino-Nukleinsäure (FANA)
• Cyclohexenyl-Nukleinsäure (CeNA)
• Arabinonukleinsäure (ANA)

Xenonukleinsäuren können komplementäre Basenpaarung zeigen und definierte Doppelstrukturen ausbilden. Viele Vertreter sind gegenüber Nukleasen stabiler als DNA oder RNA. Diese erhöhte Beständigkeit sowie ihre teils veränderten Bindungs- und Erkennungseigenschaften machen Xenonukleinsäuren für Diagnostik, synthetischer Biologie und die Entwicklung funktioneller Nukleinsäuren interessant.

Xenonukleinsäuren sind jedoch keine etablierten Erbgutträger in lebenden Organismen. Ihre Synthese und Vervielfältigung erfordern meist speziell entwickelte Enzyme und kontrollierte Laborbedingungen.

Besondere Aufmerksamkeit erhielten Xenonukleinsäuren, nachdem gezeigt wurde, dass sie durch speziell angepasste Polymerasen aus DNA-Vorlagen hergestellt und wieder in DNA zurückübersetzt werden können. Darüber hinaus wurden XNA-Aptamere und XNAzyme entwickelt, also funktionelle Moleküle mit Bindungs- oder katalytischen Eigenschaften.

• Pinheiro et al., Synthetic genetic polymers capable of heredity and evolution, Science, 2012
• Anosova et al., The structural diversity of artificial genetic polymers, Nucleic acids research, 2016
• Taylor et al., Beyond DNA and RNA: The Expanding Toolbox of Synthetic Genetics., Cold Spring Harbor perspectives in biology, 2019
• Bong et al., Introduction to the themed collection on XNA xeno-nucleic acids., RSC chemical biology, 2022