L'acide ribonucléique (ARN) est, avec l'ADN et les protéines, l'une des trois macromolécules biologiques primaires et a probablement été la première à apparaître dans les premières formes de vie. Dans l'hypothèse du "monde ARN", L'ARN est capable de soutenir la vie par lui-même car il peut à la fois stocker des informations et catalyser des réactions biochimiques. Même dans la vie moderne, les machines moléculaires les plus complexes dans toutes les cellules, les ribosomes, sont constitués en grande partie d'ARN. Des chimistes de la Faculté de chimie de l'Université de Vienne et de l'Université McGill ont développé une nouvelle approche synthétique qui permet de synthétiser chimiquement l'ARN environ un million de fois plus efficacement qu'auparavant.

L'ARN est omniprésent dans les cellules. Il est chargé de faire sortir les informations du noyau, la régulation de l'expression des gènes et la synthèse des protéines. Certaines molécules d'ARN, en particulier chez les bactéries, catalysent également des réactions biochimiques et détectent les signaux environnementaux.

La synthèse chimique de l'ADN et de l'ARN remonte aux premiers jours de la biologie moléculaire, en particulier les efforts du lauréat du prix Nobel Har Gobind Khorana au début des années 1960 pour déchiffrer le code génétique. Au cours des années, la chimie s'est considérablement améliorée mais la synthèse d'ARN est restée beaucoup plus difficile et lente en raison de la nécessité d'un groupe protecteur supplémentaire sur le 2'-hydroxy du sucre ribose de l'ARN. Les chimistes du Département de chimie inorganique de la Faculté de chimie de l'Université de Vienne et de l'Université McGill ont maintenant été en mesure de faire un grand pas en avant dans la synthèse d'ARN.

Technologie et synthèse des semi-conducteurs

Afin d'augmenter l'efficacité de la synthèse, les chimistes ont rejoint deux concepts clés :la technologie de fabrication photolithographique à partir de la fabrication de semi-conducteurs et le développement d'un nouveau groupe de protection.

D'abord, les chimistes ont adapté la technologie de fabrication photolithographique de l'industrie des puces semi-conductrices, couramment utilisé pour la fabrication de circuits intégrés, pour la synthèse chimique de l'ARN. La photolithographie biologique permet de produire des puces à ARN avec une densité pouvant atteindre un million de séquences par centimètre carré. Au lieu d'utiliser la lumière ultraviolette lointaine, qui est utilisé dans la production de puces informatiques pour la gravure et le dopage du silicium, les chercheurs utilisent la lumière UV-A. "La lumière ultraviolette à ondes courtes a un effet très destructeur sur l'ARN, nous sommes donc limités à la lumière UV-A dans la synthèse" explique Mark Somoza, de l'Institut de chimie inorganique.

En plus de l'utilisation innovante de la photolithographie, les chercheurs ont également pu développer un nouveau groupe protecteur pour le groupe ARN 2'-hydroxyle compatible avec la synthèse photolithographique. Le nouveau groupe protecteur est r (ALE), ce qui donne également des rendements très élevés (plus de 99 %) dans les réactions de couplage entre les monomères d'ARN ajoutés dans l'extension du brin d'ARN. « La combinaison d'un rendement de synthèse élevé et d'une facilité de manipulation permet d'envisager la préparation de plus longues, et fonctionnel, Molécules d'ARN sur micropuces" a déclaré Jory Liétard, post-doc du groupe de Mark Somoza.