Exploring the DNA2-PNA heterotriplex formation in targeting the Bcl-2 gene promoter: A structural insight by physico-chemical and microsecond-scale MD investigation
Andrea P. Falanga,
Antonio Lupia,
Lorella Tripodi,
Carmine M. Morgillo,
Federica Moraca,
Giovanni N. Roviello,
Bruno Catalanotti,
Jussara Amato,
Lucio Pastore,
Vincenzo Cerullo,
Stefano D'Errico,
Gennaro Piccialli,
Giorgia Oliviero,
Nicola Borbone
Affiliations
Andrea P. Falanga
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Antonio Lupia
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Lorella Tripodi
Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy; CEINGE-Biotecnologie Avanzate Franco Salvatore S.c.a.r.l., Naples, 80145, Italy
Carmine M. Morgillo
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Federica Moraca
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Giovanni N. Roviello
Istituto di Biostrutture e Bioimmagini, Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Naples, 80131, Italy
Bruno Catalanotti
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Jussara Amato
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Lucio Pastore
Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy; CEINGE-Biotecnologie Avanzate Franco Salvatore S.c.a.r.l., Naples, 80145, Italy
Vincenzo Cerullo
Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy; ImmunoViroTherapy Lab (IVT), Drug Research Program (DRP), Faculty of Pharmacy, University of Helsinki, 00100, Helsinki, Finland
Stefano D'Errico
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Gennaro Piccialli
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Giorgia Oliviero
Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy
Nicola Borbone
Dipartimento di Farmacia, Università Degli Studi di Napoli Federico II, Naples, 80131, Italy; Corresponding author.
Peptide Nucleic Acids (PNAs) represent a promising tool for gene modulation in anticancer treatment. The uncharged peptidyl backbone and the resistance to chemical and enzymatic degradation make PNAs highly advantageous to form stable hybrid complexes with complementary DNA and RNA strands, providing higher stability than the corresponding natural analogues. Our and other groups’ research has successfully shown that tailored PNA sequences can effectively downregulate the expression of human oncogenes using antigene, antisense, or anti-miRNA approaches. Specifically, we identified a seven bases-long PNA sequence, complementary to the longer loop of the main G-quadruplex structure formed by the bcl2midG4 promoter sequence, capable of downregulating the expression of the antiapoptotic Bcl-2 protein and enhancing the anticancer activity of an oncolytic adenovirus. Here, we extended the length of the PNA probe with the aim of including the double-stranded Bcl-2 promoter among the targets of the PNA probe. Our investigation primarily focused on the structural aspects of the resulting DNA2-PNA heterotriplex that were determined by employing conventional and accelerated microsecond-scale molecular dynamics simulations and chemical-physical analysis. Additionally, we conducted preliminary biological experiments using cytotoxicity assays on human A549 and MDA-MB-436 adenocarcinoma cell lines, employing the oncolytic adenovirus delivery strategy.