Нуклеиновые кислоты ДНК кодируют генетическую информацию, а аминокислоты белков содержат код, превращающий эту информацию в структуры и функции. Вместе они обеспечивают два фундаментальных кода, лежащих в основе всей жизни.
Теперь ученые нашли способ объединить эти два основных языка кодирования в единую «двуязычную» молекулу.
Журнал Американского химического общества опубликовал работу химиков из Университета Эмори. Синтезированная молекула может стать мощным инструментом для таких приложений, как диагностика, генная терапия и доставка лекарств, нацеленных на определенные клетки.
«Подобно тому, как переводчик обеспечивает общение 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», - говорит Дженнифер. Хемстра, адъюнкт-профессор химии Университета Эмори и старший автор исследования.
Нуклеиновые кислоты хранят информацию в «алфавите» из четырех оснований, известных как нуклеотиды. Пептиды и белки используют совершенно другой алфавит, состоящий из 20 различных аминокислот.
«На языке нуклеиновых кислот легко говорить, но он несколько ограничен», - говорит Хемстра. «В то время как белковый язык невероятно сложен и его трудно предсказать. Обе эти молекулы развили изысканные свойства за миллиарды лет эволюции».
Ранее синтезированные молекулы были сосредоточены на свойствах либо нуклеиновых кислот, либо аминокислот. Исследователи Эмори хотели использовать возможности обеих информационных систем в рамках одной молекулы.
Задача была огромной, опираясь на методы органической химии, молекулярной и клеточной биологии, материаловедения и аналитической химии. Исследователи построили белковый каркас, а затем присоединили к нему функционирующие фрагменты нуклеотидов и аминокислот.
«Два разных кода нужно было синтезировать по отдельности, а затем объединить в каркас», - говорит Колин Свенсон, первый автор статьи и аспирант лаборатории Хемстры.
Полученная двуязычная молекула стабильна, изготовлена из недорогих материалов и легко обобщается, что дает ей потенциал для различных биомедицинских и нанотехнологических приложений. «Это похоже на программируемый универсальный адаптер, который объединяет белки и нуклеиновые кислоты», - говорит Хемстра. «Мы надеемся, что другие исследователи вдохновятся на размышления о различных способах его применения».
Химики из Эмори в настоящее время изучают возможность использования двуязычной молекулы для адресной доставки лекарств в определенные клетки.«По сути, это контейнер, чувствительный к раздражителям», - говорит Хемстра. «Мы продемонстрировали, что он может связываться с молекулами лекарств. И он запрограммирован на разрушение в присутствии специфических молекул РНК, которых больше в раковых клетках».