Locked Nucleic Acid

Locked Nucleic Acid (Abk.: LNA, deutsch verbrückte Nukleinsäure oder geschlossene Nukleinsäure)^[1] ist eine Xenonukleinsäure und besteht aus modifizierten Nukleotiden. Die Ribose-Einheit der RNA-Bausteine ist in der LNA mit einer zusätzlichen Brücke zwischen dem 2'-Sauerstoff und 4'-Kohlenstoff verknüpft.
Hierdurch wird die Ribose in der 3'-endo- (Nord-)Konformation fixiert und ist strukturell unflexibler als das unmodifizierte Analogon. Dies erhöht signifikant die Hybridisierungseigenschaften (Schmelzpunkt) sowie die Affinität zur Basenstapelung.^[2]

LNA Monomer

2'-endo und 3'-endo-Konformation der Ribose (oben) und LNA-stabilisierte 3'-endo-Konformation (unten)

LNAs wurden erstmals unabhängig von Takeshi Imanishi et al.^[3] und Jesper Wengel et al.^[4] synthetisiert.

Das dänische Biotech-Unternehmen Exiqon A/S hat sich im Jahre 1997 die Exklusivrechte an der LNA-Technologie gesichert.^[5] Mit der Übernahme von Exiquon A/S durch Qiagen im Jahr 2020 gelangte die Technologie ins Portfolio der QIAGEN-Gruppe.

Im Gegensatz zu LNA steht UNA (englisch unlocked nucleic acid, deutsch unverbrückte Nukleinsäure).^[6][7]

Vorteile

Die therapeutische Verwendung von LNA-basierten Oligonukleotiden ist ein aufstrebendes Gebiet in der Biotechnologie.^[8] Die modifizierten Bausteine können wie gewöhnliche Nukleoside in der Festphasensynthese eingesetzt werden.
Einige der Vorteile der LNA-Technologie:

• Ideal für den Nachweis von kurzen RNA- und DNA-Targets
• Erhöhen die thermische Stabilität
• Vollständige Resistenz gegen Exo- und Endonukleasen (folglich hohe Stabilität in vivo und in-vitro-Anwendungen)^[9]
• Erhöhte Zielspezifität. Allel-spezifische PCR unter Verwendung von LNA ermöglicht das Design kürzerer Primer, ohne die Bindungsspezifität zu beeinträchtigen.^[10]
• Kompatibilität mit standardisierten Enzym-Prozessen