El ácido ribonucleico (ARN) es, junto con el ADN y las proteínas, una de las tres macromoléculas biológicas primarias y probablemente fue la primera en surgir en formas de vida tempranas. En la hipótesis del "mundo del ARN", El ARN puede sustentar la vida por sí solo porque puede almacenar información y catalizar reacciones bioquímicas. Incluso en la vida moderna las máquinas moleculares más complejas de todas las células, los ribosomas, están compuestos principalmente de ARN. Los químicos de la Facultad de Química de la Universidad de Viena y de la Universidad McGill han desarrollado un nuevo enfoque sintético que permite sintetizar químicamente el ARN aproximadamente un millón de veces más eficientemente de lo que era posible anteriormente.

El ARN es ubicuo en las células. Es responsable de enviar información fuera del núcleo, regulando la expresión génica y sintetizando proteínas. Algunas moléculas de ARN, particularmente en bacterias, también catalizan reacciones bioquímicas y detectan señales ambientales.

La síntesis química de ADN y ARN se remonta a los primeros días de la biología molecular, particularmente los esfuerzos del premio Nobel Har Gobind Khorana a principios de la década de 1960 para descifrar el código genético. A través de los años, la química ha mejorado considerablemente, pero la síntesis de ARN sigue siendo mucho más difícil y lenta debido a la necesidad de un grupo protector adicional en el 2'-hidroxi del azúcar ribosa del ARN. Los químicos del Departamento de Química Inorgánica de la Facultad de Química de la Universidad de Viena y de la Universidad McGill ahora han podido llevar la síntesis de ARN un gran paso adelante.

Síntesis y tecnología de semiconductores

Para aumentar la eficiencia de síntesis, los químicos unieron dos conceptos clave:tecnología de fabricación fotolitográfica a partir de la fabricación de semiconductores y el desarrollo de un nuevo grupo protector.

Primero, los químicos adaptaron la tecnología de fabricación fotolitográfica de la industria de chips semiconductores, comúnmente utilizado para la fabricación de circuitos integrados, para la síntesis química de ARN. La fotolitografía biológica permite producir chips de ARN con una densidad de hasta un millón de secuencias por centímetro cuadrado. En lugar de usar luz ultravioleta lejana, que se utiliza en la producción de chips de computadora para grabado y dopaje de silicio, los investigadores utilizan luz UV-A. "La luz ultravioleta de onda corta tiene un efecto muy destructivo sobre el ARN, por lo que estamos limitados a la luz UV-A en la síntesis ", explica Mark Somoza, del Instituto de Química Inorgánica.

Además del uso innovador de la fotolitografía, los investigadores también pudieron desarrollar un nuevo grupo protector para el grupo 2'-hidroxilo del ARN que es compatible con la síntesis fotolitográfica. El nuevo grupo protector es r (ALE), lo que también da rendimientos muy altos (más del 99 por ciento) en las reacciones de acoplamiento entre los monómeros de ARN añadidos en la extensión de la cadena de ARN. "La combinación de alto rendimiento de síntesis y facilidad de manejo permite prever la preparación de más, y funcional, Moléculas de ARN en microchips ", dijo Jory Liétard, postdoctorado del grupo de Mark Somoza.