Det tosprogede molekyle forbinder to grundlæggende koder for livet

Nukleinsyrerne i DNA koder for genetisk information, mens aminosyrerne i proteiner indeholder koden til at gøre denne information til strukturer og funktioner. Sammen, de giver de to grundlæggende koder, der ligger til grund for hele livet.

Nu har forskere fundet en måde at kombinere disse to hovedkodningssprog til et enkelt "tosproget" molekyle.

Det Journal of the American Chemical Society udgivet værket af kemikere ved Emory University. Det syntetiserede molekyle kan blive et kraftfuldt værktøj til applikationer såsom diagnostik, genterapi og lægemiddeltilførsel målrettet specifikke celler.

"Ligesom en oversætter muliggør kommunikation mellem to mennesker fra forskellige regioner i verden, vi forestiller os, at vores tosprogede molekyle vil sætte os i stand til at formidle nye former for kommunikation mellem nukleinsyrer og proteiner i det cellulære miljø, "siger Jennifer Heemstra, lektor i kemi ved Emory University og seniorforfatter af undersøgelsen.

Nukleinsyrer gemmer information i et "alfabet" med fire baser, kendt som nukleotider. Peptider og proteiner bruger et helt andet alfabet, består af 20 forskellige aminosyrer.

"Nukleinsyresproget er let at tale, men lidt begrænset, "Heemstra siger." Mens proteinsproget er utroligt komplekst og svært at forudsige. Begge disse molekyler har udviklet udsøgte egenskaber i løbet af milliarder af års udvikling. "

Tidligere syntetiserede molekyler har fokuseret på egenskaberne af enten nukleinsyrer eller aminosyrer. Emory -forskerne ønskede at udnytte begge informationssystemers beføjelser inden for et enkelt molekyle.

Udfordringen var enorm, trækker på teknikker fra organisk kemi, molekylær og cellulær biologi, materialevidenskab og analytisk kemi. Forskerne byggede et proteinstillads og derefter knyttet funktionsfragmenter af nukleotider og aminosyrer til denne ramme.

"De to forskellige koder skulle syntetiseres separat og derefter bringes sammen i stilladset, "siger Colin Swenson, første forfatter til papiret og en kandidatstuderende i Heemstras laboratorium.

Det resulterende tosprogede molekyle er stabilt, lavet af billige materialer, og meget generaliserbar, giver det potentialet for forskellige biomedicinske og nanoteknologiske applikationer. "Det er som en programmerbar, universal adapter, der samler proteiner og nukleinsyrer, "Heemstra siger." Vi håber, at andre forskere bliver inspireret til at tænke over forskellige måder, hvorpå det kan anvendes. "

Emory -kemikerne undersøger nu ved hjælp af det tosprogede molekyle til målrettet lægemiddellevering til bestemte celler. "Det er i det væsentlige en stimuli-følsom beholder, "Heemstra siger." Vi har vist, at det kan binde sig til lægemiddelmolekyler. Og det er programmerbart at falde fra hinanden i nærvær af specifikke RNA -molekyler, der er mere rigelige i kræftceller. "