Con nuevas herramientas que pueden tomar hebras individuales de ADN y estirarlas como bandas elásticas, Los científicos de la Universidad de Rice están trabajando para desentrañar un misterio de la genómica moderna. Sus últimos hallazgos, que aparecen en Cartas de revisión física , ofrecen nuevas pistas sobre la composición física de segmentos extraños de ADN que tienen solo una base de ADN, adenina, repetido decenas de veces seguidas.

Estas misteriosas "repeticiones poli (dA)" se esparcen por todo el genoma humano. Los científicos también los han encontrado en los genomas de animales, plantas y otras especies durante la última década. Pero los investigadores no saben por qué están allí, qué función realizan o por qué ocurren solo con la base de ADN adenina y no con las otras tres bases de ADN:citosina, guanina y timina.

"Investigaciones anteriores de poli (dA) han sugerido que las bases de adenina se apilan de manera muy uniforme, "dijo Ching-Hwa Kiang, coautor del nuevo estudio y profesor asistente de física y astronomía en Rice. "Nuestra investigación se centró en lo que sucede cuando se estiran hebras individuales de poli (dA) y estas pilas se separan".

El grupo de investigación de Kiang se especializa en estudiar las propiedades físicas y mecánicas de proteínas y ácidos nucleicos, y su herramienta principal es uno de los pilares de la investigación en nanotecnología:el microscopio de fuerza atómica, o AFM. El objetivo comercial de un AFM es como una pequeña aguja de fonógrafo. La punta de la aguja no tiene más de unos pocos átomos de ancho, y la aguja está al final de un brazo que sube y baja sobre la superficie de lo que se está midiendo. Mientras que los nanotecnólogos utilizan el dispositivo para medir el grosor de las muestras, El grupo de Kiang lo usa de una manera diferente.

Para comenzar sus experimentos, Kiang primero coloca una fina capa de las proteínas que desea estudiar sobre una superficie plana. Esto se coloca debajo del brazo de AFM para que la aguja de AFM oscilante pueda sumergirse y agarrar los extremos de una de las proteínas. Cuando el brazo se retrae, desenreda la proteína.

Todas las proteínas se pliegan en una forma característica. Como pequeños manantiales permanecen en este estado compacto de "energía más baja" a menos que se separen.

El nuevo estudio sobre poli (dA) fue realizado por Kiang, El estudiante graduado de Rice, Wuen-shiu Chen, y sus colegas de Rice y la Universidad Nacional Chung Hsing (NCHU) en Taiwán. El equipo descubrió que el poli (dA) se comporta de manera diferente dependiendo de la velocidad con la que se estira. Cuando el AFM se balanceó rápidamente, los segmentos de poli (dA) se comportaron como cualquier otro segmento de ADN monocatenario. Pero cuando se ralentizó el movimiento AFM, el equipo descubrió que la cantidad de fuerza requerida para estirar el poli (dA) cambió. En dos ubicaciones particulares, la hebra se alargó una distancia corta sin ninguna fuerza adicional en absoluto.

"Típicamente, las hebras simples de ADN se comportan como una banda de goma:la resistencia aumenta a medida que se estiran, lo que significa que tienes que tirar más y más fuerte para continuar estirándolos, "Dijo Kiang." Con poli (dA), encontramos estos dos puntos en los que eso no se aplica. Es como si tuvieras que tirar más y más fuerte y luego por un breve tiempo, la banda se estira sin fuerza adicional alguna ".

Kiang dijo que las causas e implicaciones exactas del fenómeno no están claras. Pero los científicos saben que el ADN de doble hebra debe separarse en lugares discretos para que la maquinaria de la célula pueda leer el código genético y convertirlo en proteínas. Se ha especulado que las repeticiones de adenina desempeñan un papel en el ordenamiento de la información genómica; Kiang dijo que los nuevos hallazgos plantean aún más preguntas sobre el papel que podrían desempeñar las repeticiones en la regulación genética y el empaquetado del genoma y cómo podrían ser objetivos potenciales para los medicamentos contra el cáncer.