Ribonukleinsyra (RNA) är, tillsammans med DNA och protein, en av de tre primära biologiska makromolekylerna och var förmodligen den första som uppstod i tidiga livsformer. I "RNA-världen"-hypotesen, RNA kan försörja liv på egen hand eftersom det både kan lagra information och katalysera biokemiska reaktioner. Även i det moderna livet, de mest komplexa molekylära maskinerna i alla celler, ribosomerna, består till stor del av RNA. Kemister vid fakulteten för kemi vid universitetet i Wien och vid McGill universitet har utvecklat en ny syntetisk metod som gör att RNA kan syntetiseras kemiskt ungefär en miljon gånger mer effektivt än vad som tidigare varit möjligt.

RNA är allestädes närvarande i celler. Det är ansvarigt för att skicka information ut ur kärnan, reglera genuttryck och syntetisera proteiner. Vissa RNA-molekyler, särskilt i bakterier, katalyserar även biokemiska reaktioner och känner av miljösignaler.

Den kemiska syntesen av DNA och RNA går tillbaka till molekylärbiologins tidiga dagar, särskilt ansträngningarna av Nobelpristagaren Har Gobind Khorana i början av 1960-talet för att dechiffrera den genetiska koden. Över åren, kemin har förbättrats avsevärt men RNA-syntesen har förblivit mycket svårare och långsammare på grund av behovet av en ytterligare skyddsgrupp på 2'-hydroxi i ribossockret i RNA. Kemister vid institutionen för oorganisk kemi vid den kemiska fakulteten vid universitetet i Wien och vid McGill University har nu kunnat föra RNA-syntesen ett stort steg framåt.

Halvledarteknik och syntes

För att öka synteseffektiviteten, kemisterna förenade två nyckelbegrepp:fotolitografisk tillverkningsteknik från halvledartillverkning och utvecklingen av en ny skyddsgrupp.

Först, kemisterna anpassade den fotolitografiska tillverkningstekniken från halvledarchipsindustrin, används ofta för tillverkning av integrerade kretsar, för kemisk syntes av RNA. Biologisk fotolitografi gör det möjligt att producera RNA-chips med en densitet på upp till en miljon sekvenser per kvadratcentimeter. Istället för att använda långt ultraviolett ljus, som används vid tillverkning av datachips för silikonetsning och dopning, forskarna använder UV-A-ljus. "Kortvågigt ultraviolett ljus har en mycket destruktiv effekt på RNA, så vi är begränsade till UV-A-ljus i syntesen" förklarar Mark Somoza, av Institutet för oorganisk kemi.

Förutom den innovativa användningen av fotolitografi, forskarna kunde också utveckla en ny skyddsgrupp för RNA 2'-hydroxylgruppen som är kompatibel med fotolitografisk syntes. Den nya skyddsgruppen är r (ALE), vilket också ger mycket höga utbyten (över 99 procent) i kopplingsreaktionerna mellan de tillsatta RNA-monomererna i förlängningen av RNA-strängen. "Kombinationen av högt syntesutbyte och enkel hantering gör det möjligt att förutse beredningen av längre, och funktionell, RNA-molekyler på mikrochips", sa Jory Liétard, post-doc i gruppen Mark Somoza.