トレオース核酸

トレオース核酸（Threose nucleic acid、TNA）は、天然のRNAに存在する5炭素のリボースが4炭素のトレオースに置き換えられた人工の核酸ポリマーである^[1]。TNAはアルバート・エッシェンモーザーによって、RNAの化学的起源を探索する研究の一部として作成された^[2]。TNAは相補的なDNAやRNAの配列と効率的に塩基対を形成することができるため、人工の遺伝的ポリマー（XNA）として重要なものとなった^[1]。DNAやRNAとは異なり、TNAはヌクレアーゼによる分解に対して完全な耐性を持つため、治療や診断用途で有望な核酸アナログとなっている^[3]。

TNAのオリゴヌクレオチドはホスホロアミダイト法による自動固相合成によって初めて合成された。TNAモノマー（ホスホロアミダイトとヌクレオシド三リン酸）の化学合成法は、TNA研究の発展を目的とした合成生物学プロジェクトの支援のために高度に最適化されている^[4]。より近年では、ポリメラーゼの改変によって、DNAからTNAへ、またTNAからDNAへ遺伝情報を複製することができるTNAポリメラーゼが同定されている^[5][6]。TNAの複製はRNAの複製を模倣した過程で行われる。これらのシステムでは、TNAはDNAへ逆転写され、DNAがポリメラーゼ連鎖反応によって増幅され、その後DNAからTNAへの転写が行われる。

TNAポリメラーゼの開発によって、低分子やタンパク質を標的とした生物学的に安定なTNAアプタマーのin vitro選別が可能となった^[7][8][9]。こうした実験は、遺伝と進化という性質が天然の遺伝的ポリマーであるDNAとRNAに限定されたものではないことを実証している^[10]。ダーウィン的進化が可能な他の核酸システムと比較して、TNAの生物学的安定性の高さは次世代の治療用アプタマー開発の有力な候補であることを示唆している。

実験室的進化によって作出されたTNAポリメラーゼによるTNAの合成機構はX線結晶構造解析による研究が行われており、ヌクレオチド付加の5つの主要な段階がとらえられている^[11]。これらの構造は入ってきたTNAヌクレオチド三リン酸の認識が不完全であることを示しており、活性が改善されたTNAポリメラーゼの作出にはさらなる指向進化実験の必要性があることを支持している。TNA逆転写酵素の構造もX線結晶構造解析によって解かれており、鋳型認識のための構造的可塑性の重要性が明らかにされている^[12]。