Peptidnucleinsäuren, PNAs, neutrale Desoxyoligonucleotid-Analoga mit 2-Aminoethylglycin-Bindungen anstelle des normalen Phosphorsäurediester-Rückgrats. Die monomere Einheit besteht aus der Aminosäure 2-Aminoethylglycin, die über einen Methylencarbonylspacer mit der entsprechenden Nucleobase (Thymin, Cytosin, Adenin oder Guanin ) verknüpft ist (Abb.). PNAs sind neutrale, achirale Moleküle, die nach Standardprotokollen der Festphasen-Peptidsynthese aufgebaut werden können. Trotz des neutralen Rückgrats erkennen PNAs komplementäre DNA und RNA durch Watson-Crick-Paarungen. Das Fehlen der 3'→5'-Polarität ermöglicht sowohl parallele als auch antiparallele Anordnungen, wobei letztere bevorzugt werden. NMR-Studien zeigen, dass PNAs mit RNA Komplexe bilden, die einer A-Typ-Helix ähnlich sind, während PNA-DNA-Duplexe Elemente der A- und B-Typ-Struktur enthalten. Aus kristallographischen Untersuchungen geht hervor, dass 2 : 1 PNA-DNA-Komplexe mehrsträngige Triplex-Strukturen ausbilden und damit das Vorliegen sowohl von Hoogsteen- als auch von Watson-Crick-Basenpaarungen belegen. Als DNA-Mimetika sind PNAs im Gegensatz zu unmodifizierten Oligonucleotiden inert gegenüber Nucleasen und somit vielseitig einsetzbare Antisense-Agenzien. Obgleich PNAs nicht als Primer oder Templates für Polymerasen dienen können und auch nicht sonderlich geeignet sind, mit Proteinen in Wechselwirkung zu treten, die Nucleinsäuren erkennen, besitzen sie ein außergewöhnlich großes Potenzial zur Erkennung komplementärer DNA- und RNA-Sequenzen. Genom-Mapping, Identifizierung von Mutationen und Längenmessungen von Telomeren sind einige wichtige Anwendungsmöglichkeiten von PNAs. [D.R. Corey TIBTECH15 (1997) 224]

Peptidnucleinsäuren. Strukturausschnitt; B = Nucleobase T, C, A oder G.