Les acides nucléiques de l'ADN codent pour l'information génétique, tandis que les acides aminés des protéines contiennent le code pour transformer cette information en structures et fonctions. Ensemble, ils fournissent les deux codes fondamentaux qui sous-tendent toute vie.

Les scientifiques ont maintenant trouvé un moyen de combiner ces deux principaux langages de codage en une seule molécule « bilingue ».

Les Journal de l'American Chemical Society a publié les travaux de chimistes de l'Université Emory. La molécule synthétisée pourrait devenir un outil puissant pour des applications telles que le diagnostic, thérapie génique et administration de médicaments ciblées sur des cellules spécifiques.

"Un peu comme un traducteur permet la communication entre deux personnes de différentes régions du monde, nous envisageons que notre molécule bilingue nous permettra d'assurer de nouvelles formes de communication entre les acides nucléiques et les protéines dans l'environnement cellulaire, " dit Jennifer Heemstra, professeur agrégé de chimie à l'Université Emory et auteur principal de l'étude.

Les acides nucléiques stockent des informations dans un "alphabet" de quatre bases, connu sous le nom de nucléotides. Les peptides et les protéines utilisent un alphabet totalement différent, composé de 20 acides aminés différents.

"Le langage des acides nucléiques est facile à parler, mais un peu limité, " dit Heemstra. " Alors que le langage protéique est incroyablement complexe et difficile à prévoir. Ces deux molécules ont développé des propriétés exquises au cours de milliards d'années d'évolution."

Les molécules précédemment synthétisées se sont concentrées sur les propriétés des acides nucléiques ou des acides aminés. Les chercheurs d'Emory voulaient exploiter les pouvoirs des deux systèmes d'information au sein d'une même molécule.

Le défi était énorme, s'appuyant sur les techniques de la chimie organique, biologie moléculaire et cellulaire, science des matériaux et chimie analytique. Les chercheurs ont construit un échafaudage protéique, puis ont attaché des fragments fonctionnels de nucléotides et d'acides aminés à ce cadre.

"Les deux codes différents devaient être synthétisés séparément puis rassemblés dans l'échafaudage, " dit Colin Swenson, premier auteur de l'article et étudiant diplômé du laboratoire de Heemstra.

La molécule bilingue résultante est stable, fait de matériaux bon marché, et hautement généralisable, ce qui lui donne le potentiel pour diverses applications biomédicales et nanotechnologiques. "C'est comme un programmable, adaptateur universel qui rassemble les protéines et les acides nucléiques, " dit Heemstra. "Nous espérons que d'autres chercheurs seront inspirés à réfléchir à différentes manières de l'appliquer."

Les chimistes d'Emory explorent maintenant l'utilisation de la molécule bilingue pour l'administration ciblée de médicaments à des cellules particulières. "C'est essentiellement un conteneur sensible aux stimuli, " Heemstra dit. "Nous avons démontré qu'il peut se lier aux molécules de médicament. Et il est programmable pour se désintégrer en présence de molécules d'ARN spécifiques qui sont plus abondantes dans les cellules cancéreuses. »