De nucleïnezuren van DNA coderen voor genetische informatie, terwijl de aminozuren van eiwitten de code bevatten om die informatie om te zetten in structuren en functies. Samen, ze bieden de twee fundamentele codes die ten grondslag liggen aan al het leven.

Nu hebben wetenschappers een manier gevonden om deze twee belangrijkste codeertalen te combineren in een enkel "tweetalig" molecuul.

De Tijdschrift van de American Chemical Society publiceerde het werk van scheikundigen aan de Emory University. Het gesynthetiseerde molecuul zou een krachtig hulpmiddel kunnen worden voor toepassingen zoals diagnostiek, gentherapie en medicijnafgifte gericht op specifieke cellen.

"Net zoals een vertaler communicatie tussen twee mensen uit verschillende delen van de wereld mogelijk maakt, we stellen ons voor dat ons tweetalige molecuul ons in staat zal stellen nieuwe vormen van communicatie tussen nucleïnezuren en eiwitten in de cellulaire omgeving te bemiddelen, " zegt Jennifer Heemstra, universitair hoofddocent scheikunde aan Emory University en senior auteur van de studie.

Nucleïnezuren slaan informatie op in een "alfabet" van vier basen, bekend als nucleotiden. Peptiden en eiwitten gebruiken een heel ander alfabet, opgebouwd uit 20 verschillende aminozuren.

"De nucleïnezuurtaal is gemakkelijk te spreken, maar een beetje beperkt, ', zegt Heemstra. 'Terwijl de eiwittaal ontzettend complex en moeilijk te voorspellen is. Beide moleculen hebben voortreffelijke eigenschappen ontwikkeld gedurende miljarden jaren van evolutie."

Eerder gesynthetiseerde moleculen waren gericht op de eigenschappen van nucleïnezuren of aminozuren. De onderzoekers van Emory wilden de krachten van beide informatiesystemen binnen één molecuul benutten.

De uitdaging was enorm, puttend uit technieken uit de organische chemie, moleculaire en cellulaire biologie, materiaalkunde en analytische chemie. De onderzoekers bouwden een eiwitscaffold en bevestigden vervolgens functionerende fragmenten van nucleotiden en aminozuren aan dit raamwerk.

"De twee verschillende codes moesten afzonderlijk worden gesynthetiseerd en vervolgens samengebracht in de steiger, " zegt Colin Swenson, eerste auteur van het artikel en een afgestudeerde student in het lab van Heemstra.

Het resulterende tweetalige molecuul is stabiel, gemaakt van goedkope materialen, en zeer generaliseerbaar, waardoor het potentieel heeft voor diverse biomedische en nanotechnologische toepassingen. "Het is als een programmeerbare, universele adapter die eiwitten en nucleïnezuren samenbrengt, Heemstra zegt. "We hopen dat andere onderzoekers worden geïnspireerd om na te denken over verschillende manieren waarop het kan worden toegepast."

De chemici van Emory onderzoeken nu het gebruik van het tweetalige molecuul voor gerichte medicijnafgifte aan bepaalde cellen. "Het is in wezen een prikkelgevoelige container, Heemstra zegt. 'We hebben aangetoond dat het zich kan binden aan medicijnmoleculen. En het is programmeerbaar om uit elkaar te vallen in de aanwezigheid van specifieke RNA-moleculen die meer voorkomen in kankercellen."