L'acido ribonucleico (RNA) è, insieme a DNA e proteine, una delle tre macromolecole biologiche primarie e fu probabilmente la prima a manifestarsi nelle prime forme di vita. Nell'ipotesi del "mondo a RNA", L'RNA è in grado di supportare la vita da solo perché può sia immagazzinare informazioni che catalizzare reazioni biochimiche. Anche nella vita moderna, le macchine molecolari più complesse in tutte le cellule, i ribosomi, sono costituiti in gran parte da RNA. I chimici della Facoltà di Chimica dell'Università di Vienna e della McGill University hanno sviluppato un nuovo approccio sintetico che consente di sintetizzare chimicamente l'RNA circa un milione di volte in modo più efficiente di quanto fosse possibile in precedenza.

L'RNA è ubiquitario nelle cellule. È responsabile della spola delle informazioni fuori dal nucleo, regolazione dell'espressione genica e sintesi di proteine. Alcune molecole di RNA, in particolare nei batteri, catalizzano anche reazioni biochimiche e rilevano i segnali ambientali.

La sintesi chimica di DNA e RNA risale agli albori della biologia molecolare, in particolare gli sforzi del premio Nobel Har Gobind Khorana nei primi anni '60 per decifrare il codice genetico. Negli anni, la chimica è notevolmente migliorata ma la sintesi dell'RNA è rimasta molto più difficile e lenta a causa della necessità di un gruppo protettivo aggiuntivo sul 2'-idrossi dello zucchero ribosio dell'RNA. I chimici del Dipartimento di Chimica Inorganica della Facoltà di Chimica dell'Università di Vienna e della McGill University sono stati ora in grado di portare la sintesi dell'RNA a un grande passo avanti.

Tecnologia e sintesi dei semiconduttori

Per aumentare l'efficienza di sintesi, i chimici hanno unito due concetti chiave:la tecnologia di fabbricazione fotolitografica dalla produzione di semiconduttori e lo sviluppo di un nuovo gruppo protettivo.

Primo, i chimici hanno adattato la tecnologia di fabbricazione fotolitografica dall'industria dei chip semiconduttori, comunemente usato per la produzione di circuiti integrati, per la sintesi chimica dell'RNA. La fotolitografia biologica consente di produrre chip di RNA con una densità fino a un milione di sequenze per centimetro quadrato. Invece di usare la luce ultravioletta lontana, che viene utilizzato nella produzione di chip per computer per l'incisione e il drogaggio del silicio, i ricercatori usano la luce UV-A. "La luce ultravioletta a onde corte ha un effetto molto distruttivo sull'RNA, quindi siamo limitati alla luce UV-A nella sintesi" spiega Mark Somoza, dell'Istituto di Chimica Inorganica.

Oltre all'uso innovativo della fotolitografia, i ricercatori sono stati anche in grado di sviluppare un nuovo gruppo protettivo per il gruppo RNA 2'-idrossile compatibile con la sintesi fotolitografica. Il nuovo gruppo protettivo è r (ALE), che fornisce anche rese molto elevate (oltre il 99 percento) nelle reazioni di accoppiamento tra i monomeri di RNA aggiunti nell'estensione del filamento di RNA. "La combinazione di alta resa di sintesi e maneggevolezza consente di prevedere la preparazione di lunghi, e funzionale, Molecole di RNA su microchip", ha affermato Jory Liétard, post-doc del gruppo di Mark Somoza.