10 января 2020 года

Нуклеиновые кислоты ДНК кодируют генетическую информацию, в то время как аминокислоты белков содержат код, превращающий эту информацию в структуры и функции. Вместе они обеспечивают два фундаментальных кодекса, лежащих в основе всей жизни.

Теперь ученые нашли способ объединить эти два основных языка кодирования в одну «двуязычную» молекулу.

Журнал Американского химического общества опубликовал работу химиков из Университета Эмори. Синтезированная молекула может стать мощным инструментом для таких применений, как диагностика, генная терапия и доставка лекарств, нацеленных на конкретные клетки.

Подобно тому, как переводчик обеспечивает связь между двумя людьми из разных регионов мира, мы предполагаем, что наша двуязычная молекула позволит нам опосредовать новые формы связи между нуклеиновыми кислотами и белками в клеточной среде ».

Дженнифер Хемстра, старший научный сотрудник и доцент химии, Университет Эмори

Нуклеиновые кислоты хранят информацию в «алфавите» из четырех оснований, известных как нуклеотиды. Пептиды и белки используют совершенно другой алфавит, состоящий из 20 разных аминокислот.

«На языке нуклеиновых кислот легко говорить, но он немного ограничен», – говорит Химстра. «Хотя белковый язык невероятно сложен и его трудно предсказать. Обе эти молекулы приобрели изысканные свойства в течение миллиардов лет эволюции».

Ранее синтезированные молекулы были сосредоточены на свойствах либо нуклеиновых кислот, либо аминокислот. Исследователи Эмори хотели использовать возможности обеих информационных систем в одной молекуле.

Задача была огромной, опираясь на методы из органической химии, молекулярной и клеточной биологии, материаловедения и аналитической химии. Исследователи построили каркас белка и затем прикрепили к этой структуре функционирующие фрагменты нуклеотидов и аминокислот.

«Два разных кода необходимо было синтезировать по отдельности и затем объединить в эшафот», – говорит Колин Свенсон, первый автор статьи и аспирант в лаборатории Heemstra.

Полученная двуязычная молекула является стабильной, изготовлена ​​из недорогих материалов и хорошо обобщается, что дает ей потенциал для разнообразных биомедицинских и нанотехнологических применений.

«Это как программируемый универсальный адаптер, объединяющий белки и нуклеиновые кислоты», – говорит Химстра. «Мы надеемся, что другие исследователи будут вдохновлены думать о других способах его применения».

В настоящее время химики Эмори изучают использование двуязычной молекулы для целевой доставки лекарств к определенным клеткам.

«По сути, это чувствительный к стимулам контейнер», – говорит Химстра. «Мы продемонстрировали, что он может связываться с молекулами лекарств. И он программируется, чтобы распадаться в присутствии специфических молекул РНК, которые более распространены в раковых клетках».